Untuk membantu usaha masa depan untuk mencari dan mengkaji eksoplanet, jurutera dengan Jet Propulsion Laboratory NASA - bersama dengan Program Eksplorasi Exoplanet (ExEP) - berusaha untuk mewujudkan Starshade. Setelah digunakan, kapal angkasa revolusioner ini akan membantu teleskop generasi akan datang dengan menyekat cahaya yang kabur yang datang dari bintang yang jauh sehingga eksoplanet dapat digambarkan secara langsung.
Walaupun ini mungkin terdengar sangat mudah, Starshade juga perlu melakukan beberapa formasi serius untuk melakukan tugasnya dengan berkesan. Itulah kesimpulan yang dicapai oleh laporan Starshade Technology Development (aka S5) Milestone 4 - yang boleh didapati melalui laman web ExEP. Seperti yang dinyatakan dalam laporan itu, Starshade perlu diselaraskan dengan teleskop ruang angkasa, bahkan pada jarak yang sangat jauh.
Walaupun lebih daripada empat ribu eksoplanet ditemui hingga kini tanpa bantuan Starshade, sebahagian besar dari mereka ditemui menggunakan cara tidak langsung. Kaedah yang paling berkesan ialah memerhatikan bintang jauh untuk penurunan berkala dalam cahaya yang menunjukkan laluan planet (Kaedah Transit) dan mengukur pergerakan bintang berulang-alik untuk menentukan kehadiran sistem planet (Kaedah Radial Velocity).
Walaupun berkesan dalam mengesan eksoplanet dan memperoleh anggaran yang tepat mengenai ukuran, jisim dan tempoh orbitnya, kaedah ini tidak begitu berkesan ketika menentukan keadaan seperti di permukaannya. Untuk melakukan ini, para saintis harus dapat memperoleh maklumat spektrografik di atmosfer planet ini, yang merupakan kunci untuk menentukan apakah sebenarnya dapat dihuni.
Satu-satunya cara yang boleh dipercayai untuk melakukan ini dengan planet berbatu yang lebih kecil (alias "seperti Bumi") adalah melalui pengimejan langsung. Tetapi kerana bintang dapat berbilion kali lebih terang daripada cahaya yang dipantulkan dari atmosfer planet, ini adalah proses yang sangat sukar untuk dilaksanakan. Masuk ke Starshade, yang akan menghalangi cahaya bintang yang terang menggunakan bayangan yang akan terbentang dari kapal angkasa seperti kelopak bunga.
Ini secara dramatik akan meningkatkan kemungkinan teleskop angkasa melihat planet yang mengorbit bintang. Walau bagaimanapun, agar kaedah ini dapat berfungsi, kedua kapal angkasa harus tetap sejajar dalam jarak 1 meter (3 kaki), walaupun pada hakikatnya mereka akan terbang sejauh 40.000 km (24.850 mi). Sekiranya mereka
Seperti yang dijelaskan oleh jurutera JPL Michael Bottom dalam siaran akhbar NASA baru-baru ini:
"Jarak yang kita bicarakan untuk teknologi bintang yang agak sukar dibayangkan. Sekiranya warna bintang dikecilkan menjadi ukuran pelapis minuman, teleskop akan menjadi ukuran pemadam pensil dan jaraknya dipisahkan sekitar 60 batu [100 kilometer]. Sekarang bayangkan kedua objek itu terapung bebas di angkasa. Mereka berdua mengalami tarikan kecil dan tarikan dari graviti dan kekuatan lain, dan sepanjang jarak itu, kami berusaha memastikan keduanya sejajar dengan tepat dalam jarak sekitar 2 milimeter. "
Laporan S5 Milestone 4 terutama melihat jarak pemisahan 20.000 hingga 40.000 km (12.500 hingga 25.000 mi) dan teduhan yang berukuran 26 meter (85 kaki) diameter. Dalam parameter ini, kapal angkasa Starshade dapat bekerjasama dengan misi seperti Teleskop Penyiasatan Inframerah Bidang Lebar NASA (WFIRST), teleskop dengan cermin utama berdiameter 2.4 m (~ 16.5 kaki) yang akan dilancarkan pada pertengahan -2020-an.
Setelah menentukan penjajaran yang diperlukan antara kedua kapal angkasa itu, Bottom dan pasukannya juga mengembangkan cara inovatif untuk teleskop seperti WFIRST untuk menentukan apakah Starshade tidak bergerak. Ini terdiri dari membangun program komputer yang dapat mengenali kapan pola terang dan gelap berpusat pada teleskop dan ketika mereka melayang di luar pusat.
Bottom mendapati bahawa teknik ini sangat berkesan untuk merasakan sedikit perubahan dalam kedudukan Starshade, bahkan pada jarak yang sangat jauh. Untuk memastikannya tetap selaras, rakan jurutera JPL Thibault Flinois dan rakannya mengembangkan sekumpulan algoritma yang bergantung pada maklumat yang diberikan oleh program Bottom untuk menentukan kapan pendorong Starshade harus menyala agar tetap selaras.
Dikombinasikan dengan karya Bottom, laporan ini menunjukkan bahawa menjaga agar kedua kapal angkasa tetap sejajar dapat dilakukan dengan menggunakan sensor dan kawalan pendorong automatik - walaupun bayang bintang dan teleskop yang lebih besar digunakan dan diposisikan pada jarak 74,000 km (46,000 mi). Walaupun revolusioner sejauh sistem autonomi, cadangan ini berdasarkan tradisi lama bagi para saintis NASA.
Sebagai Phil Willems, pengurus aktiviti Pembangunan Teknologi Starshade NASA, menjelaskan:
"Ini bagi saya adalah contoh baik bagaimana teknologi ruang angkasa menjadi lebih luar biasa dengan membangun kejayaan sebelumnya. Kami menggunakan formasi terbang di angkasa setiap kali kapsul berlabuh di Stesen Angkasa Antarabangsa. Tetapi Michael dan Thibault telah melampaui itu, dan menunjukkan cara untuk mempertahankan pembentukan pada skala yang lebih besar daripada Bumi itu sendiri. "
Dengan mengesahkan bahawa NASA dapat memenuhi syarat "penginderaan dan pengawalan formasi" yang ketat ini, jurutera JPL bawah dan sesama Thibault Flinois telah menangani salah satu daripada tiga jurang teknologi yang menghadapi misi Starshade - khususnya, bagaimana jarak yang tepat berkaitan dengan ukuran tempat teduh itu sendiri dan cermin utama teleskop.
Sebagai salah satu teleskop ruang angkasa generasi akan datang yang akan meningkat pada tahun-tahun mendatang, WFIRST akan menjadi misi pertama yang menggunakan satu lagi teknologi penyekat cahaya. Dikenal sebagai coronagraph bintang, instrumen ini akan disatukan ke dalam teleskop dan memungkinkannya untuk menangkap gambar Neptunus ke eksoplanet berukuran Musytari secara langsung.
Walaupun projek Starshade belum diluluskan untuk penerbangan, seseorang berpotensi dihantar untuk bekerja dengan WFIRST pada akhir tahun 2020-an. Memenuhi syarat formasi terbang hanyalah satu langkah untuk menunjukkan bahawa projek itu dapat dilaksanakan. Pastikan untuk melihat video keren ini yang menerangkan bagaimana misi Starshade berfungsi, dengan ihsan dari NASA JPL:
