Exoplanet -efterforskning er startet i de senere år, hvor over 5.500 blev opdaget indtil videre. Nogle har endda været i de beboelige zoner i deres stjerner. Billeddannelse af en sådan potentielt beboelig exoplanet er drømmen for mange exoplanetjægere, men teknologien har dog begrænset deres evne til at gøre det.
Især skal et specifikt stykke teknologi forbedres, før vi direkte kan forestille os en exoplanet i den beboelige zone af en anden stjerne – en stjerneskygge.
Christine Gregg, en forsker ved NASA Ames Research Center, håber at bidrage til bestræbelserne på at udvikle en.
For at forstå målet med Dr. Gregg og hendes team er det bedst at forstå, hvad Starshades gør, og hvad der holder dem tilbage fra at blive implementeret.
En Starshade er designet til at flyde i tandem med et rumteleskop og blokere lyset fra en bestemt stjerne, så teleskopet kan fange lys direkte fra den meget mindre lyse planet, der kredserer stjernen. Dette lys kan indeholde oplysninger om dets størrelse, orbitalperiode og endda dens atmosfæriske sammensætning, der ellers ville gå tabt i den overvældende lysstyrke på planetens stjerne.
Formen på en stjerneskygge, der traditionelt ligner et blomsterblomst, kan virke modintuitivt i starten – hvis du prøver at blokere en stjernes lys, hvorfor ikke bare gøre formen cirkulær? Men Starlight, der kommer fra langt væk, kan diffraktione omkring en simpel cirkelstruktur. Kronbladene er eksplicit designet til at forhindre, at det sker og blokerer fuldstændigt diffraceret lys omkring formenes kanter.
Men det er ikke den form, der gør det svært at implementere – det er dens størrelse. Starshades er typisk designet til at være hundreder af meter på tværs. Derfor er de umulige at passe ind i en traditionel raketkøring fuldt samlet. Hvad mere er, de er nødt til at bevæge sig sammen med teleskopet – hvis teleskopet starshade er beregnet til at ledsage, er peget på en anden stjerne og omdirigeret, Starshade skal bevæge sig med det.
Rynken er, at Starshade sandsynligvis er titusinder af kilometer fra teleskopet, det er designet til at hjælpe. Så en lille ændring af et par grader af hældning til teleskopet ville betyde hundreder af tusinder af kilometer rejser for dets tilknyttede Starshade. Den slags bevægelse kræver meget brændstof, hvilket også er dyrt på grund af vægtkravene til at starte disse objekter så langt væk.
Ikke underligt, at en Starshade endnu ikke er blevet indsat i rummet. Ved at kombinere gigantiske størrelser, der ikke passer ind i raketskæringer og enorme mængder brændstof til at flytte, hver gang teleskopet skal se på en anden stjerne, er betydelige strejker mod konceptet. Men hvis menneskeheden direkte ønsker at forestille sig en eksoplanet i den beboelige zone af en anden stjerne, er der stadig ingen bedre måde at gøre det på.
Gå ind i Dr. Greggs idé – hun foreslår at bruge metamaterialer til sin Starshade, som er robotisk konstrueret i kredsløb. Metamaterialer har adskillige fordele i forhold til eksisterende foreslåede stjerneskår (hvoraf den ene af Nobelprisvinderen John Mather er en anden NIAC -modtager i år).
Først er metamaterialer lettere. Som med alle ting, der er lanceret i rummet, betyder det at være lettere mindre omkostninger – eller i dette tilfælde evnen til at bringe mere brændstof, hvilket giver Starshade mulighed for at fungere længere end alternativer.
For det andet er de specifikke slags metamaterialer, hun foreslår at bruge, meget mindre tilbøjelige til at bryde. Som hun nævnte for Fraser i et interview, “Jo mere stivhed et materiale har, jo mindre dæmpning har det. Det er bare en slags naturlig afvejning.”
Så hvis en starshade er lavet af traditionelle materialer, ville den enten være stiv og stiv, men tilbøjelig til vibrationsstamme, når man bevæger sig mellem positioner eller at blive indsat, eller det ville være meget fleksibelt, men ville have svært ved at holde sin form, når den skulle.
Metamaterialet Dr. Gregg og hendes kolleger har foreslået bruger en type materiale, der begge holder sin struktur godt, men også undertrykker vibrationer ved en unik anvendelse af et materiale kaldet en fononisk krystal.
Disse blev oprindeligt konstrueret til at sprede lydbølger. Dette betyder, at når det bruges som materiale i en stjerneskygge, kan det dæmpe enhver feedback om strukturen fra ting som mikrometeoroidpåvirkninger, solstråling eller endda processen med implementering og samling.
Brug af robotter til at implementere Starshade er et andet fokuspunkt for Dr. Greggs arbejde, som hun diskuterer med Fraser. Til dette fase I Niac -projekt fokuserer hun stadig på at udvikle modellen til Starshade selv og vælge det passende materiale.
Som med alle NIAC -projekter, kan hun ansøge om finansiering i en fase II -runde efter afslutningen af sin fase I. Hvis hun modtager det, vil menneskeheden være et skridt tættere på at se et kæmpe flydende kronblad i rummet – men en med meget særlig mekanisk og Strukturelle egenskaber.