Propuesta de NIAC Fase 1: Observatorio híbrido para exoplanetas similares a la Tierra (HOEE)

Proponemos el primer observatorio híbrido, que combina una sombra estelar de 100 m de diámetro en el espacio con un telescopio en tierra. El Observatorio Híbrido de Exoplanetas Similares a la Tierra (HOEE) convertiría los mayores telescopios terrestres actualmente en construcción (Telescopio Gigante de Magallanes, Telescopio de Treinta Metros y Telescopio Extremadamente Grande) en los buscadores de planetas más potentes jamás diseñados.

Ningún otro equipo propuesto puede igualar la resolución angular (nitidez de la imagen), la sensibilidad (capacidad de ver objetos débiles en un momento dado) o el contraste (capacidad de ver planetas débiles cerca de estrellas brillantes). El gran telescopio es necesario porque los planetas similares a la Tierra son extremadamente débiles. La sombra estelar es necesaria para bloquear el brillo de las estrellas anfitrionas; el sol es 10 mil millones de veces más brillante que la Tierra en longitudes de onda visibles.

Una sombra estelar en una órbita astroestacionaria coincidiría con la posición y la velocidad del telescopio en movimiento y proyectaría una sombra oscura de la estrella, sin bloquear la luz de sus planetas. La propulsión activa mantendría la alineación durante la observación. La óptica adaptativa del telescopio compensaría la distorsión atmosférica en las imágenes entrantes.

HOEE abordaría la recomendación de máxima prioridad del informe de la Estrategia de Exoplanetas: observar la luz reflejada de planetas similares a la Tierra con espectroscopía de baja resolución. Esta luz está influenciada por los minerales de la superficie, los océanos, los continentes, el clima, la vegetación y los componentes atmosféricos, la temperatura y la presión. Observar muchos sistemas ayudaría a responder la pregunta de por qué entornos como nuestro propio Sistema Solar son raros; De los miles de sistemas de exoplanetas conocidos, ninguno es como el nuestro, con planetas interiores rocosos, una tenue nube de polvo, un cinturón de asteroides y planetas exteriores gigantes.

La observación del oxígeno fotosintético respondería preguntas sobre si la vida es rara o común, qué requiere y cuánto tiempo tarda en crecer. Pero esta sombra estelar no se puede construir con los diseños actuales. Se desarrollará un rediseño ultraligero que podrá construirse o ensamblarse en el espacio. Nuestro objetivo es reducir la masa de la sombra estelar en más de un factor de 10. No hay razón para necesitar miles de kg para soportar 400 kg de membranas delgadas. HOEE se basa en dos innovaciones importantes: un observatorio híbrido terrestre-espacial y un telescopio terrestre extremadamente grande.

El poste alto que requiere diseño y demostración es el concepto mecánico de la propia sombra estelar. Debe satisfacer requisitos contradictorios de tamaño y masa, precisión y estabilidad de la forma, y ​​rigidez durante o después del disparo del propulsor. Una masa baja es esencial para observar muchas estrellas objetivo diferentes. Si se puede ensamblar o construir después del lanzamiento, no es necesario construirlo para sobrevivir al lanzamiento. Creemos que todos los requisitos se pueden cumplir con el suficiente esfuerzo. HOEE es el observatorio de exoplanetas más poderoso jamás propuesto.

— Selección NIAC Fase I 2022 por John Mather NASA GSFC

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