NASA umieści sztuczną gwiazdę na orbicie Ziemi

Kto obserwuje gwiazdy na niebie? Oczywiście astronomowie. Czy wszystkie gwiazdy są naturalne? Nie, bo dzięki postępowi technologii potrafimy za pomocą laserów wyświetlać na niebie sztuczne gwiazdy, które służą do kalibracji instrumentów optycznych. Nie są to duże obiekty jak prawdziwe gwiazdy, ani odległe, a po prostu punkty (dokładnie rzecz biorąc plamy) świetlne tworzone w odległości kilkudziesięciu kilometrów nad powierzchnią Ziemi.

Dzięki temu astronomowie są w stanie zniwelować w dużym stopniu drgania ziemskiej atmosfery (spójrzcie się w lecie z daleka na rozgrzany asfalt i od razu zrozumiecie w czym rzecz). Technologia optyki adaptatywnej jest dziś niesamowicie zaawansowana i umożliwia uzyskanie ostrości widzenia z Ziemi podobnej jak z teleskopów kosmicznych. Oczywiście te ostatnie wciąż mają przewagę, bo atmosfera blokuje pewne długości fal, w tym większość podczerwieni i nie pomoże tu żadna technologia. Jednakże bez sztucznych gwiazd największe ziemskie teleskopy (o średnicy zwierciadła równej kilku metrom i większej) byłyby mocno ograniczone, a postęp nauki zahamowany na poziomie sprzed co najmniej kilkunastu lat.

Czego jeszcze potrzebują astronomowie?

Skoro jednak mamy już te lasery wyświetlające sztuczne gwiazdy, komputery, które analizują obraz i elastyczne zwierciadła zmieniające kształt nawet sto razy na sekundę, to czegóż nam więcej potrzeba? Otóż przydałyby się jeszcze lepsze sztuczne gwiazdy, takie, które nie są wyświetlane, ale które gdzieś tam na niebie są obecne. Nie muszą one być umieszczone tysiące lat świetlnych od nas, bo wpływ przeszkód na drodze światła od gwiazdy do obserwatora i tak staje się istotny dopiero, gdy promienie światła wejdą w ziemską atmosferę.

Wystarczy więc taką gwiazdę umieścić na orbicie Ziemi, ponad warstwami atmosfery, które wprowadzają największe zakłócenia. I coś takiego właśnie planuje zrobić NASA, by pomóc astronomom korzystającym z obecnie działających teleskopów, a także tych superteleskopów, których era ma rozpocząć się w przyszłej dekadzie.

Landolt, sztuczna gwiazda, która pojawi się na niebie w 2029 roku

Landolt to nazwa satelity, który trafi na orbitę Ziemi, a dokładnie na orbitę geostacjonarną w odległości około 36 tysięcy km ponad powierzchnią planety. Przez pierwszy rok pracy, satelita będzie zachowywał stałą pozycję nad zachodnią półkulą Ziemi. Będzie dostępny dla teleskopów w Ameryce Północnej jak i Południowej, a tam jest ich najwięcej. Projekt Landolt to w praktyce przedsięwzięcie studentów z Uniwersytetu George Masona. Aparatura powstanie we współpracy z amerykańskim NIST (Narodowy Instytut Standardów i Technologii), a w budowie satelity i jego wyniesieniu pomoże NASA.

Landolt będzie wyposażony w lasery, które świecąc skupioną wiązką zdołają zasymulować prawdziwą gwiazdę. W porównaniu ze sztucznymi gwiazdami, które są wyświetlane dziś za pomocą projektorów połączonych z teleskopami, Landolt będzie gwiazdą o bardzo dokładnie znanych parametrach. W tym jasności, co ma stać się kluczowe dla kalibracji teleskopów naziemnych. Dzisiejsze sztuczne gwiazdy pomagają określić stopień drgań atmosfery, ale są nieprzydatne przy ocenie zmian jasności.

Wiedząc jak atmosfera wpływa na zmianę jasności światła gwiazdy, astronomowie będą w stanie skorygować obserwacje rzeczywistych gwiazd i mierzonych jasności. A precyzyjny pomiar jasności jest w astronomii bardzo ważny, choćby ze względu na to, że ta cecha ciał niebieskich pozwala w połączeniu z inną wiedzą, dobrze oceniać odległości w kosmosie. Z jasności można też wywnioskować rozmiar obiektu jego temperaturę i skład chemiczny, czyli te informacje, z których potem składany jest obraz i nasze wyobrażenie odległego świata. W tym jesteśmy już całkiem dobrzy, jednak wciąż daleko nam do doskonałości, czego dowodem są rozbieżności w pomiarach czy pomyłki astronomów w określeniu prawdziwej natury odległych obiektów.

Czy każdy będzie mógł zobaczyć sztuczną gwiazdę?

Satelita Landolt nie będzie gwiazdą, którą zobaczy każdy. Do tego potrzebny będzie teleskop, a te astronomowie mają przecież do dyspozycji. Landolt będzie wyposażony dokładnie w osiem laserów, które zależnie od potrzeb będą wykierowane w konkretne miejsce obserwacji. Astronomowie porównają jasność sztucznej gwiazdy na orbicie Ziemi z jasnością kilkudziesięciu gwiazd na bieżąco obserwowanych i uzyskają odpowiedni współczynnik korekcji.

Arlo Landolt, twórca standardów astronomicznych. Po lewej w roku 1960, po prawej w 2014 na sześć lat przed śmiercią. (fot: NOIRLab CC BY 4.0) 

Dzisiejsze techniki wykorzystują gwiazdy o dobrze znanych własnościach, które są wzorcowymi źródłami światła, jednakże precyzja takie kalibracji jest znacznie słabsza niż to co umożliwi nowy satelita. Warto tu dodać, że nazwa misji i satelity - Landolt, pochodzi od nazwiska astronoma, któremu astronomowie zawdzięczają listy tak zwanych standardowych, czyli wzorcowych gwiazd.

Źródło: Uniwersytet Florydy, NASA, inf. własna