טלסקופי חלל: סוגים, משימות עיקריות ועתיד

ل טלסקופי חלל הם הפכו לאחד הכלים הטובים ביותר שיש לנו לריגול אחר היקום מחוץ לאטמוספירה של כדור הארץ. על ידי הצבתם במסלול או בנקודות אסטרטגיות כמו נקודות לגראנז', אנו נמנעים מבעיות כגון... מערבולת אוויר, זיהום אור או בליעה של אורכי גל מסוימים, וזה מאפשר לנו לראות את הקוסמוס בבהירות שמהקרקע, היא פשוט בלתי אפשרית.

במהלך העשורים האחרונים, נפרס צי מגוון של מצפי חלל המכסים כל הספקטרום האלקטרומגנטימקרני הגמא האנרגטיות ביותר ועד גלי רדיו, כולל קרני רנטגן, קרינה אולטרה סגולה, אור נראה, אינפרא אדום ומיקרוגל. משימות שוגרו גם לגילוי חלקיקים כמו קרניים קוסמיות, ואפילו פותחו אבות טיפוס של טלסקופי גלי כבידה. נחקור, ברוגע ובפירוט רב, את הסוגים העיקריים של טלסקופי חלל, את המשימות המייצגות ביותר שלהם ואת הפרויקטים העיקריים הנמצאים באופק.

מהו טלסקופ חלל ולמה הוא כל כך חשוב?

טלסקופ חלל הוא, במהותו, מצפה כוכבים אסטרונומי מורכבים על חללית או לוויין הפועל מעל האטמוספירה. בניגוד לטלסקופים קרקעיים, פלטפורמות אלו יכולות לצפות באזורים בספקטרום (כגון קרני רנטגן, קרני גמא או קרינה אולטרה סגולה קיצונית) שהאטמוספירה חוסמת כמעט לחלוטין, והן גם נמנעות מעיוותים המטשטשים תמונות אופטיות הנראות ממצפי כוכבים קרקעיים.

בהתאם לסוג הקרינה שהם חוקרים, טלסקופי חלל מסווגים ל- קרני גמא, קרני רנטגן, קרניים אולטרה סגולות, קרניים אופטיות, קרני אינפרא אדום, גלי מיקרו וגלי רדיובנוסף, ישנן משימות המוקדשות לחלקיקים בעלי אנרגיה גבוהה (קרניים קוסמיות) ופרויקטים חדשים לגילוי גלי כבידה מהחלל. כל אחד מהפסים הללו חושף יקום שונה: החל מחוורים שחורים והתפרצויות קרני גמא ועד לזוהר הקלוש של קרינת הרקע הקוסמית או התפלגות החומר האפל.

טלסקופי חלל גמא: היקום הקיצוני ביותר

טלסקופי גמא מודדים פוטונים של אנרגיה גבוהה במיוחד שמקורו בתופעות אסטרופיזיות אלימות. קרינה זו נספגת על ידי אטמוספירת כדור הארץ, ולכן אנו יכולים לחקור אותה רק מבלונים סטרטוספריים או, אפילו טוב יותר, מלוויינים או גשושיות המקיפים את כדור הארץ בחלל העמוק.

מקורות אופייניים של קרני גמא הם סופרנובות, כוכבי נויטרונים, פולסרים וחורים שחורים במערכות בינאריות או בגרעינים גלקטיים פעילים. בנוסף, קיימות התפרצויות קרני גמא אניגמטיות, התפרצויות קצרות במיוחד אך אנרגטיות ביותר שטבען נחקר במשך עשרות שנים.

מצפי קרינת גמא רבים שוגרו לאורך זמן. בין החלוצים היו הגשושיות הסובייטיות. פרוטון-1, פרוטון-2 ופרוטון-4כולם במסלול נמוך סביב כדור הארץ בשנות ה-60. אחריהם הגיעו משימות כמו ה- SAS 2 לוויין האסטרונומיה הקטן 2 של נאס"א קוס-ב מה-ESA, או ה- HEAO 3 אמריקאי, ששילב כלים לאנרגיות גבוהות.

במהלך שנות ה-1980 וה-1990, פרויקטים מרכזיים כגון גרנאט (שיתוף פעולה צרפתי-סובייטי), הלוויין גמא ומעל לכל - מצפה הכוכבים של קרני גמא קומפטון (CGRO) מאת נאס"א, חלק מסדרת המצפה הגדול. CGRO תצפתה בשמיים בין השנים 1991 ו-2000 במסלול נמוך סביב כדור הארץ, מיפתה מאות מקורות של קרני גמא וסייעה לסווג התפרצויות קרני גמא לסוגים שונים.

בהמשך הגיעו משימות מיוחדות כמו לגרי (מצלמת קרני גמא באנרגיה נמוכה) ספרדית, ה הטה 2 התמקד בהתפרצויות חולפות, מצפה הכוכבים האירופי אִינְטֵגְרָלִי או הלוויין סוויפטהמסוגל לזהות במהירות התפרצויות קרני גמא ולכוון את מכשיריו למעקב אחר התפתחות התופעה. בשנים האחרונות בלטו הדברים הבאים: זָרִיז, טלסקופ החלל פרמי גמא קרני והניסוי שמים את זה, המותקנת במשימת JAXA במסלול הליוצנטרי, החוקרת את הקיטוב של התפרצויות גמא.

טלסקופי רנטגן: קרני רנטגן של הקוסמוס

טלסקופי רנטגן מתמקדים בפוטונים של אנרגיה גבוהה אך פחות קיצונית מקרני גמאהאטמוספירה חוסמת גם את הקרינה הזו, כך שתצפיות אלו אפשריות רק מכדורים פורחים בגובה רב או במסלול. קרני רנטגן נפלטות מצבירי גלקסיות ומגרעינים גלקטיים פעילים אל שרידי סופרנובה, כוכבי רנטגן בינאריים עם ננסים לבנים, כוכבי נויטרונים וחורים שחורים, כמו גם לכמה מקורות במערכת השמש שלנו, כמו הירח, אם כי במקרה זה חלק ניכר מהבהירות מגיע מקרני רנטגן שמשיות מוחזרות.

בין מצפי ה-X הראשונים, בולטים הבאים: אוהורו (1970), הלוויין הראשון שהוקדש אך ורק לתחום זה. אחריו באו משימות כמו ANS (לוויין אסטרונומי של הולנד), אריאל החמישיההודי אריאבהטה, SAS-C מנאס"א או ממצפי כוכבים בעלי אנרגיה גבוהה HEAO-1 ו-HEAO-2 (האחרון המכונה מצפה איינשטיין), אשר שיפרו באופן דרסטי את הקטלוגים של מקורות קרני רנטגן.

יפן מילאה תפקיד מפתח עם לוויינים כמו האקוצ'ו (CORSA-b), טנמה, Ginga, ASCA או מאוחר יותר, סוזאקו y היטומי /גם האירופי היה חשוב. אקסוסאט ורוסית אסטרון, אשר שילב תצפיות אולטרה סגול וקרני רנטגן במסלול אליפטי ביותר.

בשנות ה-90 וה-2000 הגיעו משימות שהן כיום אבני דרך של ממש. רוזאט הוא ערך מפקד אוכלוסין מעמיק של מקורות קרני רנטגן רכות; בפוסאקס היא מילאה תפקיד מהותי באיתור התפרצויות קרני גמא הודות ליכולות מעקב קרני הרנטגן שלה; ו- רוסי X-ray Timing Explorer (RXTE) זה אפשר מחקר, בפירוט חסר תקדים, של השונות של מערכות עם חורים שחורים וכוכבי נויטרונים.

בין הפעילים שעדיין נמנים מצפה הרנטגן צ'נדרה (נאס"א) ו XMM ניוטונים (ESA), שניהם במסלולים אליפטיים מאוד המאפשרים תצפיות רציפות ארוכות טווח. עדכניות יותר הן נוסטאר, המתמחה בקרני רנטגן קשות, מצפה הכוכבים ההודי אסטרוסטהטלסקופ הסיני HXMT, הרוסי-גרמני ספקטר-RG ומשימות המתמקדות בפולרימטריה כגון IXPEו - XRISM o XPoSat ו איינשטיין גשש, אשר מרחיבים יכולות בספקטרוסקופיה ובשינוייות קרני רנטגן.

טלסקופים אולטרה סגולים: מבט מעבר לסגול

טלסקופים אולטרה סגולים מתמחים באורכי גל שבין בערך 10 ו-320 ננומטרקרינה זו נספגת במידה רבה על ידי האטמוספירה, כך שאנו יכולים לחקור אותה רק מהאטמוספירה העליונה, מפני השטח של הירח או מהחלל. השמש, כוכבים חמים רבים וגלקסיות רבות פולטות כמויות גדולות של אור UV, שהוא המפתח לניתוח תהליכי היווצרות כוכבים והרכבם הכימי.

בין משימות ה-UV הראשונות נמצאות OAO-2 (צופה כוכבים) y קופרניקוס OAO-3 הטלסקופים של נאס"א אוריון 1 ואוריון 2 הותקנו על תחנות חלל סובייטיות. מקרה ייחודי אחד היה מצלמה/ספקטרוגרף אולטרה סגול רחוק שהותקן על ידי האסטרונאוטים של אפולו 16 על פני הירח, מה שאפשר לבצע תצפיות בקרינה אולטרה סגולה מסביבה ללא אטמוספירה.

הלוויין ANS היו לה גם מכשירי UV, אבל הקפיצה הגדולה נעשתה על ידי חוקר אולטרה סגול בינלאומי (IUE)המשימה המשותפת של סוכנות החלל האירופית (ESA), נאס"א ובריטניה פעלה במשך כמעט שני עשורים במסלול אליפטי ביותר, והפכה לסוס עבודה אמיתי לחקר הספקטרוסקופיה של אור אולטרה סגול. ברית המועצות תרמה את הטלסקופ. אסטרון, גם רגיש ללהקה הזו.

El טלסקופ החלל האבללמרות היותה מפורסמת בזכות תמונותיה באור נראה, היא מצוידת במכשירים רבי עוצמה בתחום האולטרה סגול הקרוב, שאפשרו לה לבחון אטמוספרות כוכבים, אזורי יצירת כוכבים וצבירים צעירים. אחריה הגיעו משימות כמו... EUVE (Extreme Ultraviolet Explorer), המצפה אסטרו 1 ואסטרו 2, או FUSE (חקר ספקטרוסקופי אולטרה סגול רחוק), התמקד באולטרה סגול רחוק.

כבר במאה ה-21, פרויקטים כגון צ'יפס, המשימה גלקס כדי לחקור את התפתחות הגלקסיות בקרינת UV, הלוויין הקוריאני קייסטסטאט 4ומשימות עדכניות יותר כגון IRIS, המכוון לכיוון אזור המעבר השמשי, מצפה הכוכבים היפני היסאקיניסויים תת-מסלוליים כגון ניסוי טיל הספקטרלי של נוגה, או טלסקופים המותקנים על הירח כמו ה- טלסקופ אולטרה סגול מבוסס ירח (LUT). אסטרוסט זה גם משלב מכשירי UV ומשימות סולאריות כגון Aditya-L1 אלה כוללות תצפיות בטווח זה מנקודת לגראנז' L1.

טלסקופים אופטיים לחלל: אור נראה באיכות שאין שני לה

אסטרונומיה אופטית היא הקלאסית ביותר: היא מתמקדת באורכי גל שבין בערך 400 ו-700 ננומטרהצבת טלסקופ אופטי בחלל מבטלת את הטורבולנציה האטמוספרית ואת רוב הבליעה, וכתוצאה מכך מתקבלות תמונות ברזולוציה גבוהה במיוחד. מכשירים אלה משמשים לתצפית על כוכבי לכת, כוכבים, ערפיליות, גלקסיותדיסקים פרוטופלנטריים וכמעט כל עצם שזורח באור נראה.

אחת מאבני הדרך העיקריות הראשונות הייתה היפארקוס (ESA), המוקדשת לאסטרומטריה מדויקת: מדידת מיקומם ופרלקסה של כוכבים כדי לקבוע את מרחקיהם. בסוף שנות ה-80 ותחילת שנות ה-90, היא חוללה מהפכה בקטלוגי הכוכבים. זמן קצר לאחר מכן, בשנת 1990, ה- טלסקופ החלל האבל, פרויקט משותף של נאס"א ו-ESA שעדיין פעיל כיום במסלול נמוך סביב כדור הארץ.

האבל צופה בעיקר באור נראה וכמעט אולטרה סגול, אם כי לאחר משימת תחזוקה ניתנו לו גם יכולות נוספות. ליד אינפרא אדוםהודות ליציבותו וחדותו, הוא סיפק כמה מהתמונות האיקוניות ביותר של היקום, אפשר מדידות מדויקות ביותר של קבוע האבל, וחשף פרטים של גלקסיות רחוקות, צבירים כדוריים, דיסקות יוצרות כוכבי לכת ועוד.

מצפי כוכבים אופטיים אחרים במסלול כללו את הטלסקופ הקנדי הקטן ביותר, הצרפתי-אירופאי קורוטמוקדש לכוכבי לכת חיצוניים ולתנודות כוכבים, או לקבוצת הכוכבים של ננו-לוויינים BRITEמשימות כגון סוויפטלמרות שהם נוצרו כדי לחקור התפרצויות קרני גמא, הם כוללים גם מכשירים אופטיים למעקב אחר התפתחותן של תופעות אלו.

בתחום כוכבי לכת חיצוניים, הלוויין קפלר היא סימנה נקודת מפנה בכך שגילתה אלפי עולמות באמצעות טכניקת המעבר ממסלול הליוצנטרי. אחריה הוקם מצפה הכוכבים TESS מנאס"א והמשימה האירופית ופו, שמטרתו לאפיין כוכבי לכת חיצוניים שכבר ידועים ממסלול סינכרוני עם השמש. אסטרוסט הוא משלב גם מכשירים אופטיים ופרויקטים כגון גאיההם ממוקמים בנקודת לגראנז' L2, ושכללו עוד יותר את האסטרומטריה, ויצרו את המפה התלת-ממדית המדויקת ביותר של הגלקסיה שלנו.

טלסקופים אינפרא אדום: חושפים את היקום הקר והאפל

יש לאור אינפרא אדום אנרגיה נמוכה יותר מאשר אור נראה זה אידיאלי לחקר עצמים קרים או רחוקים מאוד שבהירותם הסטה לאדום עקב התפשטות היקום. באינפרא אדום אנו צופים בכוכבים קרים (כולל ננסים חומים), ענני אבק יוצרי כוכבים, דיסקות קדם-פלנטריות וגלקסיות רחוקות מאוד.

בין הפרויקטים הגדולים הראשונים נמצא IRASאשר יצר את מפת האינפרא אדום המלאה הראשונה של השמיים וגילה דיסקיות אבק סביב כוכבים כמו פומלהוט, בטא פיקטוריס ווגה. לאחר מכן הגיע הטלסקופ היפני. טלסקופ אינפרא אדום בחללוהמצפה האירופי ISO (מצפה הכוכבים לחלל אינפרא אדום), שחקר את השמיים בטווח אינפרא אדום רחב ממסלול אליפטי ביותר.

המשימה הצבאית-מדעית MSX הוא גם סיפק נתוני אינפרא אדום, בעוד שהלוויין SWAS היא התמקדה באורכי גל תת-מילימטריים, המפתח לחקר מולקולות בעננים בין-כוכביים. חוטלרוע המזל, היא נכשלה בהשגת מטרתה לאחר כישלון מוקדם.

El טלסקופ החלל שפיצרטלסקופ החלל, חלק ממצפי הכוכבים הגדולים של נאס"א, חקר את האינפרא אדום האמצעי והרחוק ממסלול הנמשך אל השמש, והניב תוצאות מרהיבות על היווצרות כוכבים, גלקסיות אינפרא אדום וכוכבי לכת חיצוניים. המשימה היפנית אקארי הרחיב את המחקרים הללו, בעוד שהמצפה הרשל טלסקופ ה-ESA/NASA, הממוקם בנקודת לגראנז' L2, היה טלסקופ האינפרא אדום הגדול ביותר ששוגר עד שנגמר לו ההליום בשנת 2013.

הלוויין חכם הוא מיפה את השמיים על פני כל הקרינה התיכונה באינפרא אדום, וזיהה כל דבר, החל מאסטרואידים סמוכים ועד גלקסיות רחוקות מאוד. והכוכב הנוכחי הוא ה- טלסקופ החלל ג'יימס ווב (JWST)גם ב-L2, הוא מתוכנן לתצפיות בעיקר באינפרא אדום. המראה המפולחת העצומה שלו בגודל 6,5 מטרים ומכשירי הקריוגניה מאפשרים לו לחקור את הגלקסיות הראשונות, היווצרות כוכבים וכוכבי לכת, ואטמוספרות של כוכבי לכת חיצוניים בפירוט חסר תקדים. המשימה תעבוד גם באור אינפרא אדום קרוב ואור נראה. אוקלידס מה-ESA, המתמקד בחומר אפל ואנרגיה אפלה מ-L2.

טלסקופי מיקרוגל: הד המפץ הגדול

טלסקופי חלל מיקרוגל שימשו בעיקר למדידה בדיוק רב של ה... רקע מיקרוגל קוסמיזוהר המאובנים של המפץ הגדול. מתצפיות אלו נקבעים פרמטרים קוסמולוגיים מרכזיים, כגון גיל היקום, תכולת החומר האפל והאנרגיה האפלה שבו, והגיאומטריה בקנה מידה גדול שלו.

הלוויין היה חלוץ בתחום זה. COBE חוקר הרקע הקוסמי של נאס"א, שמדד לראשונה את האניסוטרופיות הזעירות של קרינת הרקע המיקרוגל הקוסמית. מאוחר יותר, מצפה הכוכבים השוודי אודין היא שילבה מחקרי מיקרוגל ותת-מילימטר במסלול נמוך סביב כדור הארץ.

הקפיצה הגדולה הבאה הייתה המשימה WMAP גשושית האניסוטרופיה של וילקינסון במיקרוגל של נאס"א, הממוקמת בנקודת לגראנז' L2, שיכללה באופן דרמטי את מדידות COBE ויצרה את מה שמכונה "מודל קוסמולוגי סטנדרטי". ​​לאחר מכן שיגרה סוכנות החלל האירופית את הלוויין. פלאנקגם ב-L2, היא השיגה את המפה המדויקת ביותר עד כה של הרקע הקוסמי, לפני שנשלחה למסלול הליוצנטרי בטוח לאחר סיום המשימה.

טלסקופי רדיו בחלל: אינטרפרומטריה בקנה מידה פלנטרי

למרות שהאטמוספירה שקופה יחסית לגלי רדיו, הצבת אנטנות בחלל מאפשרת לנו... אינטרפרומטריית בסיס ארוכה מאוד על ידי שילוב טלסקופ רדיו המקיף את כדור הארץ עם אנטנות על פני כדור הארץ. על ידי קורלציה של האותות, מושגת רזולוציה זוויתית השווה לטלסקופ בגודל המרחק ביניהם, שהיא אידיאלית לחקר מבנים קומפקטיים ביותר.

משימה מרכזית בתחום זה הייתה חלקה (VSOP), ששוגרה על ידי הסוכנות היפנית ISAS. היא הקיפה את כדור הארץ במסלול אליפטי ביותר, וסיפקה קו בסיס של עד עשרות אלפי קילומטרים. היא צפו בשרידי סופרנובה, מאזרים, עדשות כבידה וגרעינים גלקטיים פעילים ברזולוציה יוצאת דופן.

לאחרונה, הפרויקט הרוסי ספקטר-R (רדיואסטרון) היא הרחיבה עוד יותר את האפשרויות הללו עם מסלול מוארך ביותר (מ-10,000 לכמעט 390,000 ק"מ), ויצרה, יחד עם טלסקופי רדיו קרקעיים, את אחת ממערכות האינטרפרומטריה הגדולות ביותר שנבנו אי פעם.

גלאי חלקיקים וקרינה קוסמית בחלל

בנוסף לפוטונים, משימות חלל רבות כוללות מכשירים המסוגלים לזהות קרניים קוסמיות וחלקיקים אנרגטיים שמקורם בשמש, בגלקסיה שלנו או במקורות חוץ-גלקטיים. חלק מהקרניים הקוסמיות הללו מגיעות לאנרגיות גבוהות במיוחד, הקשורות לתהליכים כמו סילונים רלטיביסטיים מגרעינים גלקטיים פעילים.

בין המשימות הראשונות עם גלאי חלקיקים היו המשימות הסובייטיות פרוטון-1 ופרוטון-2, אשר מדד פרוטונים ואלקטרונים במסלול נמוך סביב כדור הארץ. הלוויין HEAO 3 היא שילבה גם מכשירים לחקר גרעינים קוסמיים.

הוא הושק בשנות ה-90 סמפקס (נאס"א/גרמניה), התמקד בחלקיקים אנרגטיים במגנטוספרה של כדור הארץ. הניסוי AMS-01 הוא טס לזמן קצר במשימת מעבורת חלל כדי לבדוק את ספקטרומטר מגנטי אלפא, מבשר של AMS-02, המותקן באופן קבוע בתחנת החלל הבינלאומית כדי לחפש אנטי-חומר ורמזים לחומר אפל.

המשימה פמלהשיתוף פעולה בין סוכנויות אירופאיות ורוסיות חקר את זרימת חלקיקים בעלי אנרגיה גבוהה במסלול נמוך סביב כדור הארץ. בינתיים, יעל נאס"א בוחנת אטומים אנרגטיים ניטרליים כדי למפות את האינטראקציה בין רוח השמש לתווך הבין-כוכבי, ולוויינים כמו דמפה (סין) חוקרות אלקטרונים בעלי אנרגיה גבוהה, פוזיטרונים וקרני גמא בחיפוש אחר אותות עקיפים של חומר אפל.

טלסקופי חלל של גלי כבידה

גלי כבידה הם אדוות של מרחב-זמן אותות אלה נוצרים על ידי אירועים כמו מיזוג של חורים שחורים או כוכבי נויטרונים. בכדור הארץ, גלאים כמו LIGO ו-Virgo כבר מדדו אותות אלה, אך החזית העיקרית הבאה היא להביא אינטרפרומטריה כבידתית לחלל, שם ניתן לבנות זרועות ארוכות בהרבה, הרגישות לתדרים נמוכים יותר.

הצעד הטכנולוגי הראשון היה ליסה פאת'פיינדר (ESA), משימת הדגמה שבדקה את מערכות בקרת המסה והאינטרפרומטריה בלייזר במסלול הליוצנטרי. הצלחתה סללה את הדרך לפרויקט העתידי. LISA (אנטנת חלל לייזר אינטרפרומטר), המתוכנן לשנות ה-2030, שיורכב משלושה לוויינים המופרדים זה מזה במיליוני קילומטרים היוצרים משולש ומסוגלים לעקוב אחר גלי כבידה ממקורות מסיביים בקני מידה קוסמולוגיים.

מצפי כוכבים גדולים ומשימות דגל

בתוך צי טלסקופי החלל שלה, נאס"א קידמה סדרה של מצפה כוכבים גדוליםכל אחד מהם התמקד בחלק מסוים מהספקטרום. האמור לעיל האבל הוא מכסה את הקרינה הנראית והכמעט אולטרה סגולה (עם מעט אינפרא אדום), CGRO הוא התמחה בקרני גמא, מצפה הרנטגן צ'נדרה בוחן קרני רנטגן רכות ואת טלסקופ החלל שפיצר הוא הקדיש את עצמו לאינפרא אדום.

בנוסף, ישנן מספר משימות אשר, למרות שאינן רשמית מכוני כוכבים גדולים, השפיעו רבות: IRAS כעוקב השמיים האינפרא אדום הראשון; אסטרון y גרנאט בתחום הסובייטי; ה ISO אירופה; האקסופלנטרית קורוט; IUE באולטרה סגול; מצפה הכוכבים הסולארי סוהוהלוויין הקנדי SCISAT-1 לחקור את אטמוספירת כדור הארץ; חלוצי קרני הרנטגן אוהורו, HEAOהאסטרומטריקה היפארקוסהטלסקופ הקנדי הקומפקטי ביותראו יפני אסטרו-אף (אקארי), בין רבים אחרים.

בתחום הקוסמולוגי, משימות כגון WMAP y פלאנק אפשרו קביעה מדויקת של הפרמטרים של המודל הקוסמולוגי הסטנדרטי. באנרגיות גבוהות, מצפי כוכבים כמו אִינְטֵגְרָלִי y סוויפט הם ממשיכים לזהות תופעות חולפות, בעוד פרויקטים כמו אינטגרל, WMAP, Spektr-R o אודין הם סיפקו תמונה מלאה יותר של קרינה אנרגטית ושל המבנה בקנה מידה גדול של היקום.

הענקים החדשים: ג'יימס ווב, רומן, אוקלידס ומעבר לו

El טלסקופ החלל ג'יימס ווב הוא הפך למצפה הכוכבים המוביל של העשור הנוכחי. הוא מופעל במשותף על ידי נאס"א, סוכנות החלל האירופית (ESA) ו-CSA מנקודת לגראנז' L2, והוא נועד לחקור את כל שלבי ההיסטוריה של היקום: מהגלקסיות הראשונות ועד להיווצרותן של מערכות פלנטריות וניתוח אטמוספירות של כוכבי לכת חיצוניים. תמונות האינפרא אדום שלו אפשרו השוואות, למשל, בין תצפיות של גלקסיות כמו NGC 628 לבין אלו שצולמו על ידי האבל, וחשפו פרטים שלא נראו קודם לכן באבק ובגז.

הודות לווב, זוהו מועמדים גלקסיות עתיקות ביותרהוא מספק תמונות ברורות להפליא של שרידי סופרנובה ותצוגות מפורטות של כוכבי לכת במערכת השמש. הצלחתו בנויה על ארבעה עשורים של ניסיון עם טלסקופים אינפרא אדום קודמים כמו IRAS, ISO, Spitzer ו-Akari, אשר הניחו את היסודות הטכנולוגיים והמדעיים.

במבט לעתיד הקרוב, נאס"א מכינה את טלסקופ החלל הרומי (לשעבר WFIRST), גם הוא ב-L2, נועד לחקור אנרגיה אפלה, מבנה בקנה מידה גדול ואוכלוסיית כוכבי לכת חיצוניים עם שדה ראייה רחב מאוד. בתחום כוכבי לכת חיצוניים, ESA תפתח אפלטון, אשר יתמקד בחיפוש ובאפיון של כוכבי לכת הניתנים למגורים סביב כוכבים דומים לשמש.

בין הפרויקטים השאפתניים ביותר, בולטים הבאים: מצפה עולמות ראויים למגוריםנועד לחקור בפירוט כוכבי לכת בגודל כדור הארץ באזורים ראויים למגורים ולחפש חתימות ביולוגיות באטמוספירות שלהם. לשם כך, היא תשתמש בטכניקות כגון קורונגרפים או אולי מפרשים חיצוניים (כוכבי גל) המסוגלים לחסום את אור הכוכב ולחשוף את האות החלש של כוכב הלכת.

טלסקופ רנטגן ATHENA הטלסקופ המתקדם לאסטרופיזיקה באנרגיה גבוהה (ATE), שיתוף פעולה בין סוכנות החלל האירופית (ESA), נאס"א ו-JAXA, נועד לחקור חורים שחורים סופר-מאסיביים, צבירי גלקסיות והגז החם הממלא את היקום בקנה מידה גדול. בתחום גלי הכבידה, המשימה... ליסה זה יהיה מצפה הכוכבים הגדול בחלל למעקב אחר התנגשויות של חורים שחורים מסיביים ומערכות קומפקטיות אחרות.

ישנם גם מושגים רבים של העתיד תחת המטריה של תוכנית הבשלת טכנולוגיית המצפה הגדולה (GOMAP) ומה שנקרא מצפי כוכבים גדולים חדשים, אשר מביטות מעבר לשנת 2040 ומבקשות לפתח את הטכנולוגיה הדרושה לבניית טלסקופים גדולים ומדויקים אף יותר, הן באופטיקה ואינפרא אדום והן באנרגיות גבוהות.

פרויקטים ומשימות נוספים בפיתוח

לצד השמות הגדולים, יש שורה שלמה של פרויקטים שיאכלסו את הדור הבא של טלסקופי החלל. נאס"א עובדת על... טולימןהתמקד בחקר מערכת אלפא קנטאורי בחיפוש אחר כוכבי לכת פוטנציאליים המתאימים למגורים באמצעות אסטרומטריה מדויקת. סין, מצידה, מכינה את הטלסקופ Xuntian, מצפה כוכבים אופטי שניתן לחבר לתחנת החלל הסינית לצורך תחזוקה ויציע שדה ראייה רחב מאוד.

משימות נוספות באופק כוללות את צג האובייקטים המשתנה צג אובייקטים משתנים במרחב, מצפה הכוכבים הספקטרוסקופי SPHEREx, אסטרו-סאט-2 הודי כתחליף לאסטרוסט, או הטלסקופ האירופי אריאל, המתמחה בניתוח אטמוספרות של כוכבי לכת חיצוניים מ-L2. כולם יצטרפו לצי הנוכחי כדי לכסות טווחי אנרגיה שונים ומטרות מדעיות.

מצפי שמש חדשים ומשימות לחקר טוב יותר של הכוכב שלנו נמצאים גם הם בפיתוח. סופות שמש ופליטות מסה קורונליות זה חיוני להגנה על לוויינים, רשתות חשמל ומערכות תקשורת על פני כדור הארץ שתלוי יותר ויותר בטכנולוגיה. משימות כגון סוהו o PROBA-3מכשירים ותיקים אלה סללו את הדרך לדור חדש של מכשור הן במסלול כדור הארץ והן בנקודות ספציפיות במערכת השמש-כדור הארץ.

במבט על התמונה הגדולה, החל מכיוון טלסקופ צנוע של גלילאו אל השמש במאה ה-17 ועד למצפי כוכבים ענקיים ב-L2 המסוגלים לראות גלקסיות צעירות, מתברר ש... כל דור חדש של טלסקופי חלל זה מרחיב את גבולותינו: אנו מזהים גלקסיות רחוקות יותר, עוקבים אחר חורים שחורים סופר-מאסיביים, מנתחים את ההרכב הכימי של אטמוספרות חוץ-כוכביות ומשפרים פרמטרים קוסמולוגיים. כל הסימנים מצביעים על כך שהמצפים הקרובים - Webb, Roman, Euclid, PLATO, ARIEL, LISA, Habitable Worlds Observatory ואחרים - לא רק יעזרו לנו לענות על שאלות קלאסיות על מקורו ואבולוציה של היקום, אלא גם יציבו בפנינו חידות חדשות שלא דמיינו אפילו.