Palm-size-satelliter kan jakta på nya främmande världar

Små satelliter kan hitch en tur i omlopp och upptäcka främmande världar långt ifrån, föreslår ny forskning.

NASAs 2.230 pund (1.052 kilo) Kepler rymdteleskop har upptäckt tusentals potentiella planeter runt andra stjärnor. Nu vill vissa forskare gå mindre: De föreslår att man söker nya världar med miniatyriserade satelliter som kan passa i handflatan.

"Vi vill vara billigare än att skicka upp en enorm satellit för att kunna samla in mer data på kortare tid för mindre pengar," berättade Ameer Blake, en doktorand vid Howard University i Washington, D.C., på ProfoundSpace.org. Blake och hans rådgivare, Aki Roberge, en astrofysiker vid NASA Goddard Space Flight Center, studerade möjligheten att använda ett mindre instrument som kallas en cubesat för att leta efter en ny planet runt stjärnan Beta Pictoris, som redan är känd för att vara värd för minst en värld , Beta Pictoris b. Han presenterade resultaten i januari vid American Astronomical Society möte i Kissimmee, Florida. [CubeSats: Tiny, Versatile Spacecraft Explained (Infographic)]

"Vi ville veta, finns det några andra planeter än Beta Pictoris b, och i så fall var är de?" Sade Blake.

Liten men kraftfull

Under 2008 använde forskare NASAs Hubble rymdteleskop för att avslöja en jätteplan mer än 1,5 gånger Jupiters radie som kretsar Beta Pictoris. Omkring bara nio gånger jordens solavstånd från sin stjärna, precis inom vad som skulle vara Saturns bana i solsystemet, är Beta Pictoris b den närmaste bana exoplaneten som fångas av direkt bildbehandling, den teknik som väsentligen fotograferar andra världar. Metoden är mest känslig för jätteplaneter flera gånger Jupiters massa och står inför utmaningar när det gäller att upptäcka mindre världar eller världar nära deras stjärna.

Blake och Roberge är intresserade av att starta en cubesat i rymden för att leta efter en ny värld runt stjärnan. Beviset tyder på att stjärnans system sitter nästan kanten som sett från jorden - det vill säga orienterat så vi tittar på kanten av systemet i stället för ovanifrån eller underifrån. Forskare har sett en skräpskiva som sträcker sig till över 1.400 gånger jordens solavstånd på båda sidor av stjärnan, och den kända planetens bana överensstämmer också med den orienteringen. Detta bör göra det möjligt för en kubesat att söka efter andra planeter med en process som kallas transitmetoden, som skulle kunna se världar inne i bana Beta Pictoris b.

Till skillnad från direktbildning, som bygger på att fånga ljuset reflekterat från en planet, söker transittmetoden, som också används av Kepler-teleskopet, efter droppar i stjärnans ljusstyrka när en planet rör sig mellan den och jorden. Instrument kan bara detektera transiteringsplanets närvaro om de passerar mellan stjärnan och jorden, så systemet måste ligga inom några grader av att vara kant mot jorden.

Baserat på sin preliminära studie, sade Blake att en cubesat borde kunna fånga de mest massiva gasjättarna på en kort bana.

"Vi skulle definitivt kunna se heta Jupiters", sa han och hänvisade till världarna flera gånger massan av solsystemets största planet i omlopp närmare än Merkurius.

"Vi skulle vilja få så små som kanske Neptune-storlek planeter, men saker blir mer komplicerade när du kommer till mindre storlekar."

Stare & samla

För flera år sedan föreslog planetjägaren Sara Seager, av Massachusetts Institute of Technology, att använda en flotta cubesater för att undersöka en del av himlen på jakt efter världar bortom solsystemet. Blake sade att idén inspirerade honom och hans rådgivare att överväga ett enda instrument som riktar sig till en stjärna. Detta undviker bekymmer om att fokusera eller omdirigera en serie satelliter.

"Det här är bara, stirra på en sak och samla så mycket information som möjligt," sade Blake.

Blake sa att skicka upp en enda satellit skulle göra ett bra första steg mot en hel flotta. När metoden har visat sig fungera kan andra satelliter lanseras för att antingen upptäcka nya världar eller bekräfta preliminära observationer, som de som gjordes av Kepler.

När det gäller upptäckten, skulle sökningen dock vara begränsad till stjärnor som redan visar att deras system är kanten på jorden. Forskare kan identifiera sådana stjärnor genom att observera massiva skräpskivor kring dem eller rikta stjärnor med direkt avbildade världar vars banor är kantade på.

Cubesats introducerades för första gången 1999 som kompakta satelliter som universitetsstuderande kan konstruera för att utföra experiment och testa ny teknik. De tar den standardiserade formen av en 4 x 4 x 4 tum (10 x 10 x 10 cm) kub, vilket gör det möjligt för dem att köra in i rymden med andra större lanseringar. Två kommer att lanseras i mars 2016 för att täcka inkomsten, nedstigningen och landningen av NASA: s kommande Mars InSight-landare, medan andra forskare har diskuterat att släppa dem på destinationer som Europa och Enceladus. [CubeSats är bundna för planeterna (Video)]

Rumsåldern började med lanseringen av Sputnik 1, Jordens första artificiella satellit, 1957. Tusentals ytterligare rymdfarkoster har följt i Sputniks fotspår och betjänar mänskligheten på olika sätt. Hur väl känner du till jordens satelliter?

Den största utmaningen för ett cubesat-uppdrag att jaga efter världar kring ett visst mål har att göra med tiden. Det vetenskapliga samfundet kräver minst tre transiter - tre gånger ett objekt måste passera mellan sin sol och jorden - för att bekräfta sin status som en planet. Blakes studie tyder på högst ett och ett halvt år för en cubesat bana, men det kan bara ta ett halvt år. Att bekräfta en planet skulle kräva att hitta de som cirklar sina stjärnor varannan sex månader.

Blake och Roberge har utfört bakgrundsstudien som visar att man använder en cubesat för att söka efter världar runt Beta Pictoris är en livskraftig plan. Deras nästa steg är att tala med ingenjörer och instrumentalister för att bestämma vilka delar som skulle vara nödvändiga för att konstruera en sådan satellit. Därifrån kan de göra uppskattningar av vilken byggnad det kan kosta - även om det borde komma långt mindre än Keplers prislapp på 550 miljoner dollar.

"Jag tycker att det skulle vara bra att kunna hitta exoplanet med mindre material och helst på snabbare tid", sade Blake.

"Det skulle bara vara lite bättre för alla."