Телескоп Толиман

[Programma.Boinc]

Предлагаю создать отдельную тему для освещения работы и появления в скором будущем новостей от этого телескопа. (Модераторы сильно не пинайте если что не так )

Толима́н (англ. Telescope for Orbit Locus Interferometric Monitoring of our Astronomical Neighbourhood, TOLIMAN, «Телескоп для интерферометрического обозрения с орбиты нашего ближнего астрономического окружения») — это проект низкобюджетного космического телескопа для поиска экзопланет методами астрометрии, в основном нацеленный на систему Альфа Центавра[1]. В частности, возможно, именно ему предстоит проверить наличие или отсутствие в зоне обитаемости ближайшей к Земле солнцеподобной звезды неофициального кандидата в экзопланеты Альфа Центавра A b, открытого в 2021 году[2].

Толиман будет нацелен на поиск экзопланет у звёзд, находящихся не далее 10 парсеков от Солнца[3]. Находится в стадии разработки. Его запуск на низкую околоземную орбиту запланирован на 2023 год[4]. Проект вовлекает учёных из Сиднейского Университета, Saber Astronautics из Австралии, Breakthrough Initiatives и Jet Propulsion Laboratory (НАСА)

Международная группа ученых из Австралии и США займется поиском потенциально пригодных для жизни планет вокруг ближайшей к Земле звездной системы. Для этого будет использоваться строящийся сейчас телескоп «Толиман».

В сотрудничестве с Сиднейским университетом в миссии «Толиман» участвуют ученые из Sabre Astronautics в Австралии, Breakthrough Initiatives и Лаборатории реактивного движения НАСА в США.

«Это может быть самый большой космический телескоп, финансируемый из частных источников», — подчеркивает руководитель проекта профессор Питер Тутхилл из Сиднейского университета.

Ближайшая к Земле звездная система Альфа Центавра состоит из двух похожих на Солнце звезд, известных как Альфа Центавра A и B, и более далекой звезды — красного карлика. «Толиман» будет искать планеты, пригодные для жизни, вращающиеся вокруг Альфы Центавра A и B на нужном расстоянии, чтобы планета не была ни слишком горячей, ни слишком холодной, чтобы на ней была возможна жизнь.

Питер Тутхилл отмечает, что, несмотря на, казалось бы, частое открытие экзопланет за пределами нашей солнечной системы, «ученые не имеют ни малейшего представления о том, могут ли существовать планеты земного типа». Если существование таких планет подтвердится, Альфа Центавра, находящаяся на расстоянии 4,37 световых лет от Солнца, станет очевидным пунктом назначения для любого будущего межзвездного путешествия, заявляет профессор.

[Set O. Lopata]

звездная система Альфа Центавра состоит из двух похожих на Солнце звезд, известных как Альфа Центавра A и B, и более далекой звезды — красного карлика

Не "более далекой", а "отдаленной от них". А то двусмысленно получается.

[Compositor]

Главное, что хотелось бы видеть в этой теме: объясните кто-нибудь подоступнее, в чем технологическая изюминка TOLIMAN? Доступные через гугл публикации что-то пишут про некий "дифракционный зрачок", который волшебным образом позволяет отслеживать колебание звезды на небесной сфере без использования "опорных" соседних звезд, как это делает например Gaia. Раз не нужно держать в одном кадре наблюдаемую звезду и какую-нибудь опорную одновременно, они отказываются от широкого поля зрения. В результате отказа от широкого поля зрения - достаточный размер главного зеркала сокращается до 300мм (!!), и упаковывается в миниспутник стоимостью в единицы миллионов баксов. При этом обещают точность астрометрии равную или даже менее 1 микросекунды. В источнике утверждается, что точность астрометрии, достигаемая телескопом Gaia, хуже в десятки раз, и поэтому Gaia может астрометрически обнаруживать колебание звезды, вызываемое газовыми гигантами, а TOLIMAN сможет для группы из десятка ближайших солцеподобных звезд обнаружить колебание, вызываемое планетой земной массы на землеподобной орбите.

Доступный английский пдф я прочел, но не понял. Изображение звезды будет проецироваться на фотоприемник сквозь специальную дифракционную маску, создавая вместо звезды-точки целое световое "кружево". Они там утверждают, что это самое "кружево" устойчиво против множества типичных деформаций и шумов, возникающих в реальной конструкции телескопа, точнее из него можно эффективно все шумы вычесть и приблизиться к пределу астрометрической точности, налагаемому фотонной природой света, около 0,2 микросекунды. В чем прикол и почему так можно, а в нормальном телескопе нельзя - вот этого я не понял. Кто разъяснит по-русски?

[библиограф]

 Можно и в нормальном телескопе, только там немного иначе - спекл-интерферометрия
вот как это называется; ее успешно используют для изучения тесных двойных звезд
уже полвека
https://www.sao.ru/mavr/

[Compositor]

По ссылке можно понять, что из крайне размазанного изображения после множества накопленных кадров собирается одно резкое. Да, так можно узнать расстояние между компонентами двойной звезды. Но там ничего не говорится о позиции звезды на темном фоне. Похоже, спекл-интерферометрия не дает координат звезды с какой-либо высокой точностью, а в проекте ТОЛИМАН речь именно о координатах, и речь об одинарных звездах - соврал, извините. Все запланированные к наблюдению звезды двойные. В общем, это не объяснение.

[NotSodern]

проекте ТОЛИМАН речь именно о координатах, и речь об одинарных звездах

Альфа Центавра одинарная звезда?

[Compositor]

Ага, важное уточнение... мне казалось, что остальные звезды в списке целей одинарные. Перечитал сейчас - действительно, упоминаемые в списке целей все двойные, а рисунок одинарной звезды в презентации был приведен, видимо, чисто для демонстрации.

Видимо, смысл "кружевного" изображения в том, что его легче обсчитывать, чем спекл-интерферометрию. Кстати, в проекте упоминается возможное применение матрицы, охлаждаемой до одного кельвина - такое вообще бывает, или опечатка?

[библиограф]

До одного кельвина, а если надо - до одной десятой кельвина, в чем проблема?

[NotSodern]

такое вообще бывает, или опечатка?

Jwst работает вроде при 7К. Думаю разница не велика

[Compositor]

До одного кельвина, а если надо - до одной десятой кельвина, в чем проблема?

Основная проблема, как я понимаю, в том, что это микроспутник. У него размеры не намного больше системного блока от старого компьютера, и мощность солнечных панелей ватт 200, ну может 500. Это на земле в лаборатории можно построить большой, тяжелый и энергоемкий холодильник, обслуживающий крошечную рабочую зону со сколь угодно низкой температурой.

Еще проблема - 7К^о, заявленные для спектрометра MIRI на JWST, это выше температуры испарения гелия. Охладитель может быть основан на закачке жидкого гелия, который испаряется, а потом где-то охлаждается и сжижается вновь. А вот на каком принципе основаны холодильники для систем, работающих ниже 4К^о, при которых гелий испаряется?  На входе гелий при 0,5К^о, на выходе он же, все еще жидкий, при 1К^о, весь закольцованный теплообменник при такой температуре? Какого размера и веса изоляция нужна? Спутник летать где-то тут у Земли будет - то есть снаружи его постоянно Солнышко поджаривает. Это вам не окрестности Нептуна, где нагревом от Солнца можно вообще пренебречь.

Я просто не имел дела в реальной жизни с глубоко охлаждаемыми устройствами, но в общем есть впечатление, что они капец какие громоздкие, а холод в сущности получают "из магазина" в виде привозных сжиженных газов. Трудно все это представить в компактном исполнении. Еще труднее в полностью автономном.

[NotSodern]

а в какой статье написано про 1К ?

Видимо, смысл "кружевного" изображения в том, что его легче обсчитывать, чем спекл-интерферометрию.

не копал глубоко методы. но судя https://www.sao.ru/mavr/method/
Толиман это и есть спекл интерферометр. только вывели в космос что бы атмосфера не мешалась. и сделали иную "маску".

[библиограф]

  А вот на каком принципе основаны холодильники для систем, работающих ниже 4Ко, при которых гелий испаряется?  На входе гелий при 0,5Ко, на выходе он же, все еще жидкий, при 1Ко, весь закольцованный теплообменник при такой температуре? Какого размера и веса изоляция нужн 

Криостат растворения Не3 в Не4 аппарат достаточно компактный, в некоторых случаях
даже не нужен жидкий гелий для предварительного охлаждения
https://www.cryosystems.ru/equipments/crioequip/kriostaty-dlja-nauchnyh-issledovanij/portativnyj-kriostat-rastvoreniya-dlya-provedeniya-nauchnyh-issledovanij-v-oblasti-sverhnizkih-temperatur.html
На инфракрасном телескопе Планк детекторы охлаждались до 0,1К подобным криостатом, но работающим по отрытому циклу, Не3 испарялся в космос, его хватило на три года.
https://www.researchgate.net/publication/237500988_FIRSTPlanck_mission_cryogenic_systems_current_status
А изоляция экранно-вакуумная, вакуума в Космосе довольно, радиационные экраны из
металлизированной пленки почти ничего не весят.

[Klapaucius]

Видимо, смысл "кружевного" изображения в том, что его легче обсчитывать, чем спекл-интерферометрию.

не копал глубоко методы. но судя https://www.sao.ru/mavr/method/
Толиман это и есть спекл интерферометр. только вывели в космос что бы атмосфера не мешалась. и сделали иную "маску".

Вот тоже сложилось такое впечатление. Только похоже этот метод применим и не к двойным звёздам, а к достаточно крупным и/или близким планетам у одиночных звёзд тоже.