Miscellaneous

Apa Kesepakatan dengan Teleskop Luar Angkasa?

Apa Kesepakatan dengan Teleskop Luar Angkasa?

Saat ini, para astronom dapat mempelajari objek di alam semesta kita yang jaraknya lebih dari tiga belas miliar tahun cahaya dari Bumi. Faktanya, objek terjauh yang diteliti adalah galaksi yang dikenal sebagai GN-z11, yang berada pada jarak 13,39 miliar tahun cahaya dari Tata Surya kita.

Tetapi karena kita hidup di alam semesta relativistik, di mana waktu dan ruang adalah ekspresi yang mirip dari realitas yang sama, melihat jauh ke dalam ruang berarti juga melihat jauh ke masa lalu. Ergo, melihat sebuah objek yang jaraknya lebih dari 13 miliar tahun cahaya berarti melihatnya seperti yang muncul lebih dari 13 miliar tahun yang lalu.

Ini memungkinkan para astronom untuk melihat kembali ke beberapa waktu paling awal di alam semesta, yang diperkirakan berusia 13,8 miliar tahun. Dan di masa depan, instrumen generasi berikutnya akan memungkinkan mereka melihat lebih jauh, saat bintang dan galaksi pertama terbentuk - waktu yang biasa disebut sebagai "Fajar Kosmik".

Sebagian besar pujian atas kemajuan ini diberikan kepada teleskop luar angkasa, yang telah mempelajari alam semesta dalam dari orbit selama beberapa dekade. Yang paling terkenal adalah Hubble, yang telah menjadi preseden untuk observatorium berbasis ruang angkasa.

Sejak diluncurkan tahun 1990, data vital Hubble telah mengumpulkan banyak terobosan ilmiah. Saat ini, masih dalam pelayanan dan akan menandai ulang tahun ke 30 pada 20 Mei 2020. Namun, penting untuk dicatat Hubble bukanlah teleskop ruang angkasa pertama.

Beberapa dekade sebelum peluncuran bersejarahnya, NASA, Roscosmos, dan badan antariksa lainnya mengirim observatorium ke luar angkasa untuk melakukan penelitian penting. Dan dalam waktu dekat, sejumlah teleskop mutakhir akan dikirim ke luar angkasa untuk dibangun di atas fondasi yang sudah mapan Hubble dan lain-lain.

Kasus untuk teleskop luar angkasa

Gagasan menempatkan observatorium di luar angkasa dapat ditelusuri kembali ke abad ke-19 dan oleh astronom Jerman Wilhelm Beer dan Johann Heinrich Mädler. Pada tahun 1837, mereka membahas keuntungan membangun observatorium di Bulan, di mana atmosfer Bumi tidak akan menjadi sumber gangguan.

Namun, baru pada abad ke-20 proposal terperinci pertama kali dibuat. Ini terjadi pada tahun 1946 ketika fisikawan teoretis Amerika Lyman Spitzer mengusulkan pengiriman teleskop besar ke luar angkasa. Di sini juga, Spitzer menekankan bagaimana teleskop luar angkasa tidak akan terhalang oleh atmosfer bumi.

Pada dasarnya, observatorium berbasis darat dibatasi oleh penyaringan dan distorsi atmosfer kita pada radiasi elektromagnetik. Inilah yang menyebabkan bintang-bintang "berkelap-kelip" dan benda-benda angkasa seperti Bulan dan Planet-planet Surya bersinar dan tampak lebih besar dari ukuran aslinya.

Hambatan utama lainnya adalah "polusi cahaya", di mana cahaya dari sumber perkotaan dapat mempersulit pendeteksian cahaya yang datang dari luar angkasa. Biasanya, teleskop berbasis darat mengatasi hal ini dengan dibangun di dataran tinggi, daerah terpencil di mana polusi cahaya minimal dan atmosfer lebih tipis.

Optik adapatif adalah metode lain yang umum digunakan, di mana cermin yang berubah bentuk mengoreksi distorsi atmosfer. Teleskop luar angkasa mengatasi semua ini dengan ditempatkan di luar atmosfer bumi di mana polusi cahaya atau distorsi tidak menjadi masalah.

Observatorium berbasis ruang angkasa bahkan lebih penting dalam hal rentang frekuensi di luar panjang gelombang yang terlihat. Radiasi inframerah dan ultraviolet sebagian besar diblokir oleh atmosfer bumi, sedangkan astronomi sinar-X dan sinar Gamma hampir tidak mungkin terjadi di Bumi.

Sepanjang 1960-an dan 1970-an, Spitzer melobi Kongres AS agar sistem semacam itu dibangun. Sementara visinya tidak akan membuahkan hasil sampai tahun 1990-an (dengan Teleskop Luar Angkasa Hubble), banyak observatorium luar angkasa akan dikirim ke luar angkasa untuk sementara.

Awal yang sederhana

Selama akhir 1950-an, perlombaan untuk menaklukkan ruang angkasa antara Uni Soviet dan Amerika Serikat dimulai. Upaya ini dimulai dengan sungguh-sungguh dengan penyebaran satelit pertama dan kemudian sebagian besar difokuskan pada pengiriman astronot pertama ke luar angkasa.

Namun, upaya juga dilakukan untuk mengirim observatorium ke luar angkasa untuk pertama kalinya. Di sini, "teleskop ruang angkasa" akan dapat melakukan pengamatan astronomi yang bebas dari gangguan atmosfer, yang sangat penting terutama dalam bidang fisika energi tinggi.

Seperti biasa, upaya ini terkait dengan kemajuan militer selama Perang Dingin. Sementara pengembangan Rudal Balistik Antarbenua (ICBM) mengarah pada penciptaan kendaraan peluncur ruang angkasa, pengembangan satelit mata-mata menyebabkan kemajuan dalam teleskop luar angkasa.

Dalam semua kasus, Soviet memimpin lebih dulu. Setelah mengirim benda buatan pertama (Sputnik 1) dan manusia pertama (Yuri Gagarin dan Vostok 1 misi) ke orbit pada tahun 1957 dan 1961, mereka juga mengirim teleskop luar angkasa pertama ke luar angkasa antara tahun 1965 dan 1968.

Ini diluncurkan sebagai bagian dari program Proton Soviet, yang mengirimkan empat teleskop sinar gamma ke luar angkasa (Proton-1 melalui -4). Sementara setiap satelit berumur pendek dibandingkan dengan teleskop ruang angkasa modern, mereka melakukan penelitian penting tentang spektrum energi tinggi dan sinar kosmik.

NASA mengikutinya dengan peluncuran empat satelit Orbiting Astronomical Observatory (OAO) antara 1968 dan 1972. Ini memberikan pengamatan kualitas tinggi pertama dari benda-benda langit dalam sinar ultraviolet.

Pada tahun 1972, Apollo 16 astronot juga tertinggal Kamera Ultraviolet Jauh / Spektrograf (UVC) percobaan di Bulan. Teleskop dan kamera ini mengambil beberapa gambar dan memperoleh spektrum objek astronomi pada spektrum UV jauh.

Era pasca-Apollo

Tahun 1970-an dan 1980-an terbukti menjadi waktu yang menguntungkan untuk observatorium berbasis ruang angkasa. Dengan berakhirnya Era Apollo, fokus pada penerbangan luar angkasa manusia mulai bergeser ke jalan lain - seperti penelitian luar angkasa. Lebih banyak negara mulai bergabung, termasuk India, Cina, dan berbagai badan antariksa Eropa.

Antara tahun 1970 dan 1975, NASA juga meluncurkan tiga teleskop sebagai bagian dari program Small Astronomy Satellite (SAS) mereka, yang melakukan pengamatan sinar-X, sinar gamma, UV, dan pengamatan energi tinggi lainnya. Soviet juga mengirim tiga teleskop antariksa Orion ke luar angkasa untuk melakukan pengamatan ultraviolet terhadap bintang.

ESA dan badan antariksa Eropa juga meluncurkan teleskop luar angkasa pertama mereka pada tahun 1970-an. Yang pertama adalah teleskop gabungan Inggris-NASA bernama Ariel 5, yang diluncurkan pada tahun 1974 untuk mengamati langit dalam pita sinar-X. Pada tahun yang sama, Satelit Astronomi Belanda (ANS) diluncurkan untuk melakukan astronomi UV dan X-ray.

Pada tahun 1975, India mengirim satelit pertamanya ke luar angkasa - Aryabata - untuk mempelajari alam semesta dalam spektrum sinar-X. Pada tahun yang sama, ESA mengirimkan COS-B misi ke luar angkasa untuk mempelajari sumber sinar gamma. Jepang juga mengirimkan observatorium pertamanya ke luar angkasa pada tahun 1979, yang dikenal sebagai Hakucho Satelit sinar-X.

Antara 1977 dan 1979, NASA juga menyebarkan serangkaian teleskop sinar-X, sinar gamma, dan sinar kosmik sebagai bagian dari Program Observatorium Astronomi Energi Tinggi (HEAO). Pada tahun 1978, NASA, UK Science Research Council (SERC) dan ESA bekerja sama untuk meluncurkan InternasionalPenjelajah Ultraviolet (IUE).

Sebelum 1980-an keluar, ESA, Jepang, dan Soviet akan berkontribusi beberapa misi lagi, seperti Satelit Observatorium X-ray Eropa (EKSPOSAT), file Hinotori dan Tenma Satelit sinar-X, dan Astron teleskop ultraviolet.

NASA juga menyebarkan Satelit Astronomi Inframerah (IRAS) pada tahun 1983, yang menjadi teleskop luar angkasa pertama yang melakukan survei terhadap seluruh langit malam pada panjang gelombang inframerah.

Mengakhiri dekade, ESA dan NASA mengirimkan file Hipparcos dan Penjelajah Latar Belakang Kosmik (COBE) pada tahun 1989. Hipparcosadalah eksperimen ruang angkasa pertama yang didedikasikan untuk mengukur gerakan, kecepatan, dan posisi bintang yang tepat, sebuah proses yang dikenal sebagai astrometri.

Sementara itu, COBE memberikan pengukuran akurat pertama dari Cosmic Microwave Background (CMB) - radiasi latar belakang menyebar yang menembus alam semesta teramati. Pengukuran ini memberikan beberapa bukti paling meyakinkan untuk teori Big Bang.

Pada tahun 1989, kolaborasi antara Soviet, Prancis, Denmark, dan Bulgaria mengarah pada penyebaran Observatorium Astrofisika Internasional (alias GRANAT). Misi tersebut menghabiskan sembilan tahun berikutnya untuk mengamati alam semesta dari sinar-X ke bagian spektrum sinar gamma.

Hubble (HST) pergi ke luar angkasa

Setelah beberapa dekade, Spitzer akhirnya melihat mimpinya tentang observatorium luar angkasa khusus menjadi kenyataan dengan itu Teleskop Luar Angkasa Hubble (HST). Observatorium ini dikembangkan oleh NASA dan ESA dan diluncurkan pada 24 April 1990, di atas kapal Penemuan Pesawat Ulang-alik (STS-31), mulai beroperasi pada tanggal 20 Mei.

Teleskop ini mengambil namanya dari astronom Amerika terkenal Edwin Hubble (1889 - 1953), yang dianggap oleh banyak orang sebagai salah satu astronom terpenting dalam sejarah.

Selain menemukan ada galaksi di luar Bima Sakti, dia juga memberikan bukti pasti bahwa alam semesta sedang mengembang. Untuk menghormatinya, fakta ilmiah ini dikenal sebagai Hukum Hubble-Lemaître, dan laju perkembangannya dikenal sebagai Konstanta Hubble.

Hubble dilengkapi dengan cermin utama berdiameter 2,4 meter (7,8 kaki) dan cermin sekunder sepanjang 30,5 cm (12 inci). Kedua spion ini terbuat dari jenis kaca khusus yang dilapisi aluminium dan senyawa yang memantulkan sinar ultraviolet.

Dengan rangkaian lima instrumen ilmiahnya, Hubble mampu mengamati alam semesta dalam panjang gelombang ultraviolet, tampak, dan inframerah dekat. Instrumen ini meliputi:

Kamera Planetary Bidang Lebar: perangkat pencitraan resolusi tinggi yang terutama ditujukan untuk pengamatan optik. Iterasi terbarunya - Wide Field Camera 3 (WFC3) - mampu melakukan pengamatan dalam panjang gelombang ultraviolet, terlihat dan inframerah. Kamera ini telah menangkap gambar segala sesuatu mulai dari benda di Tata Surya dan sistem bintang terdekat hingga galaksi di alam semesta yang sangat jauh.

Cosmic Origins Spectrograph (COS): instrumen yang memecah radiasi ultraviolet menjadi komponen yang dapat dipelajari secara detail. Ini telah digunakan untuk mempelajari evolusi galaksi, inti galaksi aktif (alias. Quasar), pembentukan planet, dan distribusi elemen yang terkait dengan kehidupan.

Kamera Lanjutan untuk Survei (ACS):kamera cahaya tampak yang menggabungkan bidang pandang lebar dengan kualitas gambar yang tajam dan sensitivitas tinggi. Ini telah bertanggung jawab atas banyak gambar Hubble yang paling mengesankan dari luar angkasa, telah menemukan planet ekstrasurya yang sangat besar, membantu memetakan distribusi materi gelap, dan mendeteksi objek terjauh di alam semesta.

Spektrograf Pencitraan Teleskop Luar Angkasa (STIS): kamera yang dikombinasikan dengan spektograf yang peka terhadap berbagai panjang gelombang (dari optik dan UV hingga inframerah dekat). STIS digunakan untuk mempelajari lubang hitam, bintang monster, medium antar galaksi, dan atmosfer dunia di sekitar bintang lain.

Kamera Inframerah Dekat dan Spektrometer Multi Objek (NICMOS):spektrometer yang peka terhadap cahaya inframerah, yang mengungkapkan detail tentang galaksi, bintang, dan sistem planet yang jauh yang terhalang oleh cahaya tampak oleh debu antarbintang. Instrumen ini berhenti beroperasi pada tahun 2008.

The "Great Observatories" dan banyak lagi!

Antara 1990 dan 2003, NASA mengirim tiga teleskop lagi ke luar angkasa itu (bersama-sama dengan Hubble) dikenal sebagai Observatorium Besar. Ini termasuk Observatorium Sinar Gamma Compton (1991), itu Observatorium Sinar-X Chandra (1999), itu Teleskop Luar Angkasa Inframerah Spitzer (2003).

Pada tahun 1999, ESA mengirimkan file Newton multi-cermin sinar-X (XMM-Newton) observatorium ke luar angkasa, dinamai untuk menghormati Sir Isaac Newton. Pada 2001, mereka mengirim Probe Anisotropi Gelombang Mikro Wilkinson (WMAP) ke luar angkasa, yang menggantikan COBE dengan membuat pengukuran CMB yang lebih akurat.

Pada tahun 2004, NASA meluncurkan Swift Gamma Ray Burst Explorer (alias. Observatorium Swift Neil Gehrels). Ini diikuti pada tahun 2006 oleh ESA Konveksi, Rotasi, dan Transit planet (COROT) misi untuk mempelajari exoplanet.

2009 adalah tahun yang luar biasa bagi teleskop luar angkasa. Dalam satu tahun ini, Observatorium Luar Angkasa Herschel, itu Teleskop Inframerah Medan Lebar (WISE), itu Planckobservatorium, dan Teleskop Luar Angkasa Kepler. Sedangkan Herschel dan WISE didedikasikan untuk astronomi inframerah, Planck mengambil tempat yang ditinggalkan dengan mempelajari CMB.

Tujuan dari Kepler adalah untuk memajukan studi planet ekstrasurya (yaitu planet yang mengorbit bintang di luar Tata Surya). Melalui metode yang dikenal sebagai fotometri transit, Kepler melihat planet saat mereka lewat di depan bintangnya (alias transit), menghasilkan penurunan kecerahan yang dapat diamati.

Luasnya penurunan ini dan periode terjadinya memungkinkan para astronom untuk menentukan ukuran planet dan periode orbit. Terimakasih untuk Kepler, jumlah exoplanet yang diketahui telah tumbuh secara eksponensial.

Hari ini, ada lebih dari 4000 penemuan yang dikonfirmasi (dan 4900 menunggu konfirmasi), di antaranya Kepler bertanggung jawab untuk menemukan hampir 2800 (dengan 2420 lainnya menunggu konfirmasi).

Pada 2013, ESA meluncurkan file Gaia misi, observatorium astrometri dan penerus Hipparcos misi. Misi ini telah mengumpulkan data lebih dari 1 miliar objek (bintang, planet, komet, asteroid, dan galaksi) untuk membuat katalog ruang angkasa 3D terbesar dan paling tepat yang pernah dibuat.

Pada 2015, ESA juga meluncurkan file Penemu Antena Antena Ruang Interferometer Laser (LISA Pathfinder), observatorium pertama yang didedikasikan untuk mengukur gelombang gravitasi dari luar angkasa. Dan pada 2018, NASA mengirimkan file Satelit Survei Exoplanet Transit (TESS) - Keplerpenerus - ke luar angkasa untuk mencari lebih banyak exoplanet.

Teleskop luar angkasa masa depan

Dalam dekade mendatang, badan antariksa dunia berencana untuk meluncurkan teleskop ruang angkasa yang lebih canggih dengan resolusi yang lebih tinggi. Instrumen ini akan memungkinkan para astronom untuk melihat kembali ke periode awal alam semesta, mempelajari planet ekstrasurya secara mendetail, dan mengamati peran Materi Gelap dan Energi Gelap dalam evolusi Alam Semesta kita.

Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST), teleskop infra merah yang dibangun dengan dukungan dermawan yang disediakan oleh ESA dan Canadian Space Agency (CSA). Observatorium ini, penerus spiritual Hubble dan Spitzer, Akan menjadi teleskop ruang angkasa terbesar dan paling kompleks hingga saat ini.

Tidak seperti pendahulunya, JWST akan mengamati alam semesta dalam cahaya tampak hingga panjang gelombang inframerah menengah, memberikan kemampuan untuk mengamati objek yang terlalu tua dan terlalu jauh untuk diamati oleh pendahulunya.

Ini akan memungkinkan para astronom untuk melihat cukup jauh melalui ruang (dan kembali ke masa) untuk mengamati cahaya pertama setelah Big Bang dan pembentukan bintang, galaksi, dan tata surya pertama.

Ada juga ESA Euclid misi, yang dijadwalkan untuk diluncurkan pada 2022. Teleskop luar angkasa ini akan dioptimalkan untuk kosmologi dan menjelajahi "alam semesta yang gelap." Untuk tujuan ini, ia akan memetakan distribusi hingga dua miliar galaksi dan Materi Gelap terkait melintasi 10 miliar tahun cahaya.

Data ini akan digunakan untuk membuat peta 3D alam semesta lokal yang akan memberikan para astronom informasi penting tentang sifat Dark Matter dan Dark Energy. Ini juga akan memberikan pengukuran yang akurat baik dari percepatan perluasan Alam Semesta dan kekuatan gravitasi pada skala kosmologis.

Pada tahun 2025, NASA akan meluncurkan Teleskop Luar Angkasa Inframerah Medan Lebar (WFIRST), teleskop inframerah generasi terbaru yang didedikasikan untuk deteksi planet ekstrasurya dan penelitian Energi Gelap. Optik canggih dan rangkaian instrumennya dilaporkan akan memberikan efisiensi beberapa ratus kali lipat dari Hubble (dalam panjang gelombang mendekati IR).

Setelah digunakan, WFIRST akan mengamati periode paling awal dalam sejarah kosmik, mempelajari Energi Gelap, dan mengukur laju percepatan ekspansi kosmik. Itu juga akan dibangun di atas fondasi yang dibangun oleh Kepler dengan melakukan studi pencitraan langsung dan karakterisasi exoplanet.

Peluncuran ESA Transit dan Osilasi PLAnetary bintang(PLATO) akan menyusul pada tahun 2026. Menggunakan serangkaian teleskop bidang lebar yang kecil, secara optik cepat, dan luas, PLATO akan mencari exoplanet dan mengkarakterisasi atmosfernya untuk menentukan apakah mereka dapat dihuni.

Melihat lebih jauh ke depan, sejumlah hal menarik diramalkan untuk astronomi berbasis antariksa. Sudah ada proposal untuk teleskop generasi berikutnya yang akan menawarkan kekuatan dan kemampuan observasi yang lebih besar.

Selama Survei Dasawarsa 2020 untuk Astrofisika baru-baru ini yang diselenggarakan oleh Direktorat Misi Sains (SMD) NASA, empat konsep misi unggulan dianggap dibangun di atas warisan yang ditetapkan oleh Hubble, Kepler, Spitzer, dan Chandra.

Empat konsep ini termasuk Surveyor Ultraviolet / Optik / Inframerah Besar (LUVOIR), file Asal Usul Teleskop Luar Angkasa (OST), file Pencitraan Exoplanet Huni (HabEx) dan Lynx X-ray Surveyor.

NASA dan badan antariksa lainnya juga sedang bekerja menuju realisasi perakitan dalam ruang (ISA) dengan teleskop luar angkasa, di mana komponen individu akan dikirim ke orbit dan dirakit di sana. Proses ini akan menghilangkan kebutuhan akan kendaraan peluncur berat yang mampu mengirim observatorium besar-besaran ke luar angkasa - sebuah proses yang sangat mahal dan berisiko.

Ada juga konsep observatorium yang terdiri dari sekumpulan cermin teleskop yang lebih kecil ("teleskop swarm"). Mirip seperti array skala besar di Bumi - seperti Interferometer Dasar Sangat Panjang (VLBI) dan Event Horizon Telescope (EHT) - konsep ini diturunkan untuk menyisir kekuatan pencitraan dari beberapa observatorium.

Lalu ada ide untuk mengirimkan teleskop luar angkasa yang mampu merakit dirinya sendiri. Ide ini, seperti yang dikemukakan oleh Prof. Dmitri Savransky dari Cornell University, akan melibatkan teleskop ~ 30 meter (100 kaki) yang terdiri dari modul-modul yang akan merakit dirinya sendiri secara mandiri.

Konsep terakhir ini juga diusulkan selama Survei Dekad 2020 dan dipilih untuk pengembangan Tahap I sebagai bagian dari program Konsep Lanjutan NASA (NIAC) 2018.

Astronomi berbasis ruang angkasa adalah fenomena yang relatif baru yang sejarahnya terkait erat dengan sejarah eksplorasi ruang angkasa. Teleskop luar angkasa pertama mengikuti perkembangan roket dan satelit pertama.

Ketika NASA dan Roscosmos mencapai keahlian di luar angkasa, observatorium berbasis ruang angkasa meningkat dalam jumlah dan keragaman. Dan karena semakin banyak negara bergabung dengan Zaman Antariksa, semakin banyak badan antariksa mulai melakukan pengamatan astronomi dari luar angkasa.

Saat ini, bidang ini telah diuntungkan dari munculnya interferometri, miniaturisasi, sistem robotik otonom, perangkat lunak analitik, algoritme prediktif, transfer data berkecepatan tinggi, dan peningkatan optik.

Pada tingkat ini, hanya masalah waktu sebelum para astronom melihat Alam Semesta pada tahap awal pembentukan, membuka misteri Materi Gelap dan Energi Gelap, menemukan dunia yang dapat dihuni, dan menemukan kehidupan di luar Bumi dan Tata Surya. Dan tidak mengherankan jika semuanya terjadi secara bersamaan!

  • ESA - PLATO
  • ESA - Ikhtisar Euclid
  • ESA - Teleskop Luar Angkasa Hubble
  • NASA - Teleskop Luar Angkasa Hubble
  • NASA - Teleskop Luar Angkasa Spitzer
  • Wikipedia - Daftar teleskop luar angkasa
  • Space.com - Teleskop Luar Angkasa Utama
  • NASA - Teleskop Luar Angkasa James Webb
  • Scientific American - Teleskop Luar Angkasa Pertama di Dunia


Tonton videonya: Apa yang ada di pusat Galaxy? (November 2021).