우주선은 우리가 공간으로 시작한 로켓, 프로브 또는 악기보다 더 빨리 여행하는 태양계에서 아프다. 우주에 대한 가장 근본적인 질문에 한 번에 가장 근본적인 질문에 대답하는 것은 대담한 사명입니다. NASA의 Jet Propulsion Laboratory의 Slava Turyshev는“우리는 모두 우리가 6 살 때부터 그들에게 묻고 있습니다. “다른 행성이 있습니까? 우리는 그들을 볼 수 있습니까? 생명이 있습니까?”
천문학 자들은 지난 1 세기 동안 우주에서 우리의 자리에 대한 우리의 이해에 혁명을 일으켰습니다. 1995 년에 그들은 태양과 같은 별을 공전하는 첫 외계인 행성을 발견했습니다. 그것은 우리가 그 이후로 우리가 그들을 사냥해 온 정도로 그들의 식욕을 wit습니다. 마지막으로 데이터베이스에는 4,000 개가 넘는 외계인이 있습니다. 그들 중 일부는 심지어 지구와 비슷한 특성을 가진 것으로 보입니다. 크기와 온도 모두에서 가깝습니다. 인생이 지구상에서 번창 할 수 있다면 외계 사촌에서 똑같이 할 수 있기 때문에 맥박을 빨리하고 종종 헤드 라인을 만듭니다.
.그러나 Turyshev에게는 실망스러운 캐치가 있습니다. "우리는이 행성들을 추론합니다 - 우리는 그것들을 보지 못합니다."라고 그는 말합니다. 잠재적으로 지구와 같은 외계 행성은 종종 수백 년 동안 멀리 떨어져 있습니다. 우리가 직접 만나기에는 너무 멀다. 대신 우리는 지구가 앞쪽으로 지나가는 것처럼 그들의 별의 빛을 보거나 행성의 중력 풀로 인해 별이 흔들리는 것을 보면서 그들의 존재를 괴롭 히아야합니다.
.산소와 물의 징후를 위해 지구 대기를 통과하는 스타 라이트를 스캐닝하는 것조차 잘못된 양성을 생성하기 쉽습니다. 그것은 천문학 자 들이이 행성들이 실제로 인생의 위대한 극장의 무대라는 결정적인 증거를 제작하기가 매우 어렵습니다. 우주 사막에서 생명이없는 신기루가 아니라고 누가 말하는가? 우리가 더 자세히 살펴보고있는 것은 놀라운 일이 아닙니다.
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사진의 단일 픽셀이라도 지구와 같은 외계 행성을 영상화 해야하는 도전은 엄청납니다. Turyshev는“100 광년 거리에서 다른 지구를보고 싶다면 직경이 90km 인 망원경이 필요합니다. 거울은 런던, 파리, 뉴욕 및 도쿄보다 큰 지역을 커버 할 것입니다. 지구상에서 가장 큰 망원경은 현재 약 10m의 거울을 가지고 있습니다.
Turyshev는 현재 칠레에서 건설중인 새로운 매우 큰 망원경조차도 2025 년에 완료되면 39m 거울을 가질 것입니다.“우리는 기존 망원경이나 가까운 미래에 계획된 헤드 라인의 행성을 볼 수 없습니다. 우리가 지구에 유용한 것을 알려주는 종류 인 더 자세한 이미지를 원한다면 직경이 더욱 증가해야 할 것입니다.
그러나 모두 손실되지는 않습니다. Turyshev는 천문학적 허점을 이용하는 대담한 아이디어의 뇌입니다. 그는“자연의 선물”으로 묘사합니다. 그는 지구와 같은 외계 행성을 이미지로 만들기 위해 새로운 방식으로 노력하고 있습니다.
태양과 같은 거대한 물체는 주변의 공간 직물을 왜곡합니다. 예를 들어, 지구는 태양이 만드는 중력에 걸리기 때문에 우리는 그 주위에 궤도에 갇혀 있습니다. 다른 곳에서 태양계에 접근하는 빛은이 지역의 공간 곡률을 따라야합니다. 빛은 중력 렌즈라는 효과로 태양 주위에 구부러집니다.
거대한 돋보기 유리와 마찬가지로, 태양은 먼 외계 행성의 빛을 최대 1,000 억 배까지 증폭시킵니다. 외계 행성의 이미지를 보려면 우리는 산 우주선을 태양이 빛을 가져 오는 지역으로 가져와야합니다.
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천문학 자들이 건물을 꿈꾸는 것만으로도 우주 자신의 거대한 망원경입니다. 태양은 무거운 리프팅을 너무 많이 사용하여 우리가 빛을 잡기 위해 보내는 우주선에는 1 미터 거울이 필요합니다. 허블 우주 망원경에서 거울의 지름의 절반 미만입니다.
이런 종류의 기술의 잠재력은 엄청납니다. Turyshev의 계산은 지구 전체를 단일 픽셀로 보는 대신 태양을 사용함으로써 픽셀 당 20km의 해상도를 달성 할 수 있음을 보여줍니다. "우리는 대륙, 바다 및 날씨 패턴을 볼 수있을 것"이라고 그는 말합니다. 숲과 사막도 나타날 것입니다.
런던과 같은 대도시는 하나 이상의 픽셀을 차지할 것입니다. 그래서 우리는 밤이 떨어지고 외계인 도시의 빛이 빛나기 시작하면 지역이 밝기를 바꿀 수 있습니다. Turyshev는“태양 중력 렌즈를 사용하면 모든 것이 가능해집니다.
그러나 우리는 미션 당 하나의 외계인 태양계 만 탐색하는 것으로 제한 될 것입니다. Turyshev는“우리는 새로운 스타로 반복 할 수 없을 것입니다. 필요한 정확한 정렬은 이미지를 만들고자하는 행성이 태양 뒤의 직접 선에 있어야 함을 의미합니다. 보통 우리는 탐험하고 싶은 행성으로 향하지만이를 위해서는 정확히 반대 방향으로 떠나야합니다.
동일한 우주선으로 다른 스타 시스템을 조사하려면 다른 공간 영역으로 이동해야합니다. 그러나 우리는 같은 별을 공전하는 여러 행성을 탐험 할 수있을 것입니다.
TRAPPIST-1 시스템은 유망한 첫 번째 후보가 될 수 있습니다. 우리는 이미 대략 7 개의 지구 크기의 행성이 있다는 것을 알고 있으며, 같은 임무의 일부로 하나씩 이미지를 이미지화 할 수 있습니다. 각 행성 초상화는 합쳐지는 데 약 8 개월이 걸릴 것입니다.
이러한 큰 전향 적 지불금으로 인해 왜 이것이 아직 시도되지 않았는지 궁금 할 것입니다. 그 이유는 그것이 거대한 엔지니어링 과제이기 때문입니다. 태양 중력 렌즈는 전형적인 외계 행성의 빛을 650 개의 천문 단위 (AU) 멀리 관찰 가능한 초점으로 가져옵니다. 여기서 하나의 Au는 태양과 지구 사이의 거리입니다.
맥락에서, 우리 태양계에서 가장 먼 행성 인 Neptune은 평균 30AU의 거리에서 태양을 공전합니다. 지구마다 가장 먼 곳으로 여행 한 우주선 인 Voyager 1 Probe는 1977 년에 출시 된 이후 150AU의 거리에 도달했습니다. NASA의 새로운 Horizons 프로브는 지구에서 가장 빠른 우주선을 출발하는 가장 빠른 우주선의 기록을 보유하고 있지만 여전히 연간 3AU 이상의 속도로 단지 3AU를 넘어서만 여행했습니다. 비슷한 속도로 렌즈의 초점까지 여행하는 데 거의 200 년이 걸립니다.
Turyshev는“우리는 인간의 생애에 도착할 수 있어야합니다. 우주선을 짓는 사람들이 자신의 노동의 열매를 보는 것이 공정하기 때문입니다. 모든 사람의 내면의 6 살짜리도 참을성이 없습니다-우리는 가능한 한 빨리 어린 시절 질문에 대한 답변을 원합니다.
이것을 뽑으려면 우리는 일반적으로 행성 간 임무에 사용하는 추진의 종류에서 벗어나야합니다. 대신 태양 항해가 장착 된 우주선은 매년 25AU의 속도에 도달하여 약 1/4 세기에 우리를 데려 갈 수 있습니다.
태양 돛은 보트의 돛과 비슷한 방식으로 작동하여 태양에 의해 날아가는 태양 바람의 돌풍을 잡거나 빛의 제트 흐름을 타고 - 햇빛의 입자가 지구에서 공기의 입자처럼 공예를 추진합니다.
.Turyshev는“일본의 이카 로스와 [Planetary Society 's Lightsail과 같은 임무는 이미 우주에서 태양 광 항해를 성공적으로 시연했습니다. "우리는 이미이 작업을 수행하는 데 필요한 기술을 가지고 있습니다." 그의 제안 된 우주선에는 각각 1,000m의 면적이있는 16 개의 돛이 장착 될 것입니다. NASA는 혁신적인 Advanced Concepts Program을 통해 자금 조달로 그의 작업을 뒷받침 할만 큼 충분히 열중하고 있습니다.
웨스트 민스터 대학의 우주 생물 학자 인 루이스 다트 넬 교수는 전망에 흥분합니다. "우리가 그러한 미래 기술을 구축 할 수 있다면 그것은 천문학의 절대적인 이익이 될 것"이라고 그는 말합니다. "이것은 천문학 자들이 외계 행위가 얼마나 거주 할 수 있는지 평가할 수있는 엄청난 능력을 제공 할 것입니다."
.뉴질랜드 오클랜드 대학교 (University of Auckland)의 니콜라스 라트텐 버리 (Nicholas Rattenbury) 박사는 동의합니다. "우리가 생물권과 연관시킬 수있는 엑스 컬드에서 특징을 발견하는 것은 감각적 일 것"이라고 그는 말한다. 그의 열정은주의를 기울이면서 강화되었지만. "이것은 매우 도전적인 사명이 될 것입니다 - 이것은 Exoplanet 발견에서 내가 본 가장 야심 찬 목표 중 하나를 나타냅니다."
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그러한 복잡한 꿈을 현실로 만드는 길의 다음 단계는 무엇입니까? Turyshev는 기술 데모 미션을 비행 할 계획입니다. 태양 광 항해 추진 시스템이 원칙적으로 작동 할 수 있음을 보여주는 축소 버전입니다.
"현재 기록의 두 배로 연간 7AU 속도에 도달 할 것"이라고 그는 말합니다. 그게 잘 진행된다면, 그는 2035 년까지 진짜 우주선을 출시 할 수 있기를 희망합니다. 이는 2060 년경에 태양 중력 렌즈의 초점에 도달 할 것임을 의미합니다.“공격적인 타임 라인이지만 이미 모든 재료를 가지고 있습니다.
우리는 잠시 기다려야 할 수도 있지만 인내심은 그 과정의 일부입니다. 매사추세츠 기술 연구소 (Massachusetts Institute of Technology)의 외계 행사 사냥꾼 인 사라 시거 (Sara Seager) 교수는“다른 지구를위한 사냥은 세대 길이의 수색이다.
그러나 우리는 오늘날에도 오늘 내일의 망원경에 대해 생각해야합니다. "우리는 100 %가 새로운 기술에 투자하기를 원합니다. 우리 가이 세대에서 우리가하는 흥미로운 발견에 대한 후속 조치를 원한다면 [그들은] 필요합니다."라고 그녀는 말합니다. TRAPPIST-1과 같은 흥미로운 시스템을 계속 카탈로그로 만드는 더 많은 이유는 이번 세기 후반에 새로운 임무가 온라인으로 올 때 갈 준비가되었습니다.
우연히도, Turyshev의 제안 된 타임 라인은 지구 궤도에 도달 한 최초의 위성 인 Sputnik 1의 출시 후 100 주년이 지난 후에도 첫 번째 이미지가 돌아온 것을 보게 될 것입니다. 천상의 해역에서 발가락을 담그는 것에서 외계 행성의 대도시 사진을 찍는 데 100 년이 걸리면, 지구의 동료들에게 자신의 태양 중력 렌즈를 사용하여 다른 문명이있을 수 있습니까? Turyshev는“절대적으로”라고 말합니다. "은하계의 다른 곳에서 우리가 어떻게 여기에 사는지 아는 사람들이 있다는 것은 의심 할 여지가 없습니다."
.그의 작품 덕분에, 우리가 회원 자격이 태양계를 넘어 확장되는 천문학 자 클럽에 가입하고 마침내 내면의 아이들이 묻지 않을 것이라는 질문에 대한 답변을 얻을 수 있습니다.
.- 이 기사는 BBC Science Focus Magazine의 362 호에 처음 등장했습니다. - 여기에서 구독하는 방법을 알아보십시오
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