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概念突出了2025年NIAC获奖的selec提出的新方法
为类地系外行星概念设计的可充气遮阳板。美国国家航空航天局/约翰·马瑟
约翰·马瑟
美国宇航局戈达德太空飞行中心
我们将设计第一批ISEE（类地系外行星的可充气星罩），直径从35米到100米不等。遮星罩将使任何望远镜都能观测到系外行星，这是全世界天文学的头等大事。与其他遮星概念相比，我们的目标是更低的质量，成本和复杂性，同时仍然提供高性能和科学产量（bbb100目标）。我们的星罩将与目前正在规划的直径6米的宜居世界天文台（hho）兼容，以及世界上最大的望远镜，目前正在智利建造的直径39米的欧洲超大望远镜，作为HOEE（类地系外行星混合天文台）的一部分，以及其他未来的望远镜。我们需要观察可见光波段的氧气和紫外线波段的臭氧。
位于目标恒星和望远镜之间的ISEE将在不阻挡系外行星的情况下阻挡恒星的光线。星罩具有完美的光学效率，它们可以与任何望远镜一起工作，并且它们可以比要求更好地阻挡星光，对于比目标亮10倍的恒星来说。
与之竞争的技术使用了一种近乎完美且非常稳定的太空望远镜，比如hho，它有一个内部日冕仪，可以让星光远离行星的图像。日冕仪具有紧凑、可测试和即时可用的关键优势。然而，经过测试的日冕仪尚未达到对比度要求。此外，也不可能有紫外线日冕仪。如果可以通过使用遮光罩来放宽对hho及其日冕仪的极端皮计稳定性和光学完美性的要求，那么hho本身就可以以更低的成本和风险建造。如果对系外行星的紫外线观测是必不可少的，那么一个35米高的带hho的遮星器是唯一可能的解决方案。
hho将是NASA的下一个大型天文台，它将包括一个高性能日冕仪来观测系外行星。这一选择改变了与之竞争的遮星技术的格局。如果：A.世卫组织及其日冕仪不能按要求建造和测试；B. hho必须在紫外波段观测系外行星，否则6米的hho不够大，无法观测到期望的目标；C. hho在发射后没有达到足够的性能，计划的维修和仪器更换无法执行；D. hho的观测告诉我们，有趣的系外行星是罕见的、遥远的，或者隐藏在主恒星周围厚厚的尘埃云中，或者不能被升级的hho完全描述；世卫组织的观测表明，下一步需要紫外线数据或更大的望远镜，这超出了世卫组织日冕仪升级的能力。
可充气的遮阳板将克服遮阳板的主要障碍：它们的机械设计。“星罩”从未飞过，它们有严格的形状和边缘要求，必须推进和精确定位。先前基于离散元件的设计可以扩展到hho（35-60米）和HOEE（100米）所需的尺寸，但它们体积庞大且难以测试，导致成本和风险高。我们的批量预算目标是35米hho箱子250公斤，60米箱子650公斤，100米HOEE箱子1700公斤。我们将扩展我们的想法并制作详细的设计和有限元模型，适用于强度，刚度，稳定性和热分析。我们将开发小型实验室测试设备，并验证解决方案，例如将大型高强度材料粘合到充气系统中。可交付的项目将包括质量/功率预算、强度和刚度，以及关键项目的实验室测试。我们将根据遮星参数更新hho和HOEE的任务概念。
根据hho任务的进展，可能需要星影来完成我们对系外行星的了解。一个可充气的遮阳板可以使它们成为可能。
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最后更新2025年1月10日编辑罗拉·霍尔
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