Di "kamar bersih" dari Goddard Space Flight Center, teknisi membuka cermin tersegmentasi dari James Webb Observatory dalam persiapan untuk uji penyelarasan pada musim panas 2016. Foto: NASA / Chris GunnUntuk menemukan dan menentukan karakteristik lusinan planet ekstrasurya yang mirip dengan Bumi, diperlukan teleskop ruang angkasa yang sangat stabil, komponen optik yang menggerakkan dan mendistorsi gambar dengan tidak lebih dari beberapa pikometer - ini kurang dari ukuran atom. Alat generasi baru juga diperlukan yang dapat menjamin tingkat stabilitas ini. Setahun setengah yang lalu, NASA
mengalokasikan dana untuk kelompok riset di Goddard Space Flight Center dan Teknologi 4-D untuk membuat interferometer kecepatan tinggi yang akan memastikan stabilitas pikometer teleskop. Tidak ada yang bisa menyelesaikan masalah ini sebelumnya.
Seperti pada semua interferometer, di sini berkas cahaya dibagi menjadi beberapa balok yang koheren. Masing-masing dari mereka berjalan dengan caranya sendiri, dan kemudian mereka bersatu lagi, menciptakan pola interferensi yang memungkinkan untuk menetapkan perbedaan fase dari balok-balok yang mengganggu pada titik tertentu dalam gambar. Jadi Anda bisa mendaftarkan gerakan atau perpindahan material sekecil apa pun. Interferometer semacam itu digunakan untuk menyelaraskan 18 cermin dari James Webb Observatory.
NASA memutuskan bahwa mengukur permukaan cermin saja tidak cukup. Oleh karena itu, Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard, bersama-sama dengan Teknologi 4-D, mengembangkan interferometer laser dinamis canggih yang secara bersamaan mencatat perpindahan tidak hanya cermin, tetapi juga tunggangannya dan komponen struktural lainnya, yang bekerja dalam kondisi getaran, kebisingan, atau turbulensi udara. Instrumen itu empat urutan besarnya lebih akurat daripada teknik serupa pada waktu itu. Tak lama setelah dibuat, instrumen tersebut segera digunakan di laboratorium, kamar bersih dan ruang uji semua peserta proyek.
Tapi ini juga tidak cukup untuk melakukan misi luar angkasa seperti
LUVOIR (Large UV Optical Infrared Surveyor). Konsep ini mengasumsikan bahwa cermin besar dengan diameter 8-18 m mencakup baik ultraviolet, rentang gelombang tampak dan inframerah. Teleskop LUVOIR akan dapat menganalisis struktur dan komposisi permukaan planet ekstrasurya, serta menghilangkan piringan cakram bintang tipis untuk memberikan gambaran bagaimana planet terbentuk. Selain itu, teleskop semacam itu akan dapat menentukan biosignatures di atmosfer exoplanet yang jauh: isi CO
2 , CO, oksigen molekul (O
2 ), ozon (O
3 ), air (H
2 O) dan metana (CH
4 ).
Memotret secara serentak dalam spektrum LUVOIR yang berbeda akan membantu untuk memahami bagaimana radiasi UV bintang induk mengatur fotokimia atmosfer di planet-planet yang dihuni.
Pada 25 Januari 2018, sebuah kelompok riset di Goddard Space Flight Center
mengumumkan pembuatan alat yang memungkinkan akurasi pikometer. Ini pertama dari jenis instrumen unik dari jenis ini - interferometer speckle (speckle interferometer).
Ahli optik di Goddard Center Babak Salf (kiri) dan Lee Feinberg (kanan), dengan bantuan insinyur Eli Gri-MacMahon (tengah) dari Genesis, mengembangkan sistem Vacuum Thermal Ultra-Stable, yang akan digunakan untuk pengujian pengukuran interferometer dengan akurasi 12 picometerPara ilmuwan telah menunjukkan bahwa interferometer baru mampu merekam perpindahan secara dinamis pada cermin tersegmentasi 1,5 meter dari teleskop dan struktur pendukungnya dengan akurasi 25 pikometer.
Perpindahan skala atom semacam itu di bagian individual dari cermin dapat terjadi karena perubahan suhu atau sebagai akibat dari transportasi "tidak akurat" dari Bumi, ketika kendaraan peluncur berakselerasi dengan akselerasi 6,5 g. Para ilmuwan mengatakan bahwa pergeseran satu atom pun akan memengaruhi keakuratan pengukuran atmosfer dan permukaan eksoplanet yang jauh.
Para pengembang sekarang akan menguji interferometer dalam instalasi vakum termal ultra-stabil - dan melihat apakah ia mampu mendeteksi perpindahan 12 pikometer, yaitu 1/10 dari diameter atom hidrogen.