TED2014
Jeremy Kasdin: The flower-shaped starshade that might help us detect Earth-like planets
Jeremy Kasdin: A sombra estelar em forma de flor que nos poderá ajudar a detectar planetas do tipo da Terra
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Os astrónomos acreditam que cada estrela na galáxia tem um planeta, um quinto dos quais poderá ter vida. Só que não vimos nenhum deles — ainda. Jeremy Kasdin e a sua equipa estão a tentar mudar isso com o desenho e a engenharia de uma peça de equipamento extraordinária: a "sombra estelar" em forma de pétalas de flor que permite que um telescópio a 50 000 quilómetros fotografe planetas. Esta é, diz, a "ciência mais fixe possível".
Jeremy Kasdin - Planet finder
Using innovative orbiting instruments, aerospace engineer Jeremy Kasdin hunts for the universe’s most elusive objects — potentially habitable worlds. Full bio
Using innovative orbiting instruments, aerospace engineer Jeremy Kasdin hunts for the universe’s most elusive objects — potentially habitable worlds. Full bio
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00:12
The universe is teeming with planets.
0
515
3603
O universo está repleto de planetas.
00:16
I want us, in the next decade,
1
4118
1876
Gostaria que, na próxima década,
00:17
to build a space telescope that'll be able to image
2
5994
2393
construíssemos um telescópio espacial
que conseguisse a imagem
que conseguisse a imagem
00:20
an Earth about another star
3
8387
2101
de uma Terra na órbita de outra estrela
00:22
and figure out whether it can harbor life.
4
10488
2744
e descobrisse se pode ter vida.
00:25
My colleagues at the NASA
Jet Propulsion Laboratory
Jet Propulsion Laboratory
5
13232
2160
Eu e os meus colegas no Laboratório
de Propulsão a Jacto da NASA,
de Propulsão a Jacto da NASA,
00:27
at Princeton and I are working on technology
6
15392
2861
em Princeton, estamos
a trabalhar na tecnologia
a trabalhar na tecnologia
00:30
that will be able to do just that in the coming years.
7
18253
3538
que fará isso mesmo nos próximos anos.
00:33
Astronomers now believe that every star
8
21791
1985
Os astrónomos acreditam que cada estrela
00:35
in the galaxy has a planet,
9
23776
1940
da galáxia tem um planeta,
00:37
and they speculate that up to one fifth of them
10
25716
2276
e especulam que até um quinto deles
00:39
have an Earth-like planet
11
27992
1076
tem um planeta do tipo da Terra
00:41
that might be able to harbor life,
12
29068
1692
que poderá ter vida,
00:42
but we haven't seen any of them.
13
30760
1762
mas ainda não vimos nenhum deles.
00:44
We've only detected them indirectly.
14
32522
2738
Apenas os detectámos indirectamente.
00:47
This is NASA's famous picture of the pale blue dot.
15
35260
3233
Esta é a famosa imagem da NASA
do ponto azul pálido.
do ponto azul pálido.
00:50
It was taken by the Voyager spacecraft in 1990,
16
38493
2797
Foi tirada pela nave Voyager em 1990,
00:53
when they turned it around as
it was exiting the solar system
it was exiting the solar system
17
41290
2758
quando a fizeram rodar
ao sair do sistema solar
ao sair do sistema solar
00:56
to take a picture of the Earth
18
44048
1712
para tirar uma foto da Terra
00:57
from six billion kilometers away.
19
45760
2322
à distância de seis mil milhões
de quilómetros.
de quilómetros.
01:00
I want to take that
20
48082
1568
Gostaria de ter uma
01:01
of an Earth-like planet about another star.
21
49650
2582
de um planeta do tipo da Terra
na órbita de outra estrela.
na órbita de outra estrela.
01:04
Why haven't we done that? Why is that hard?
22
52232
2400
Porque ainda não o conseguimos?
Porque é tão difícil?
Porque é tão difícil?
01:06
Well to see, let's imagine we take
23
54632
1422
Bem, imaginemos que pegamos
01:08
the Hubble Space Telescope
24
56054
1946
no Telescópio Espacial Hubble
01:10
and we turn it around and we move it out
25
58000
1698
e o rodamos e o deslocamos
01:11
to the orbit of Mars.
26
59698
1534
para a órbita de Marte.
01:13
We'll see something like that,
27
61232
1208
Veríamos algo assim,
01:14
a slightly blurry picture of the Earth,
28
62440
2068
Uma imagem algo difusa da Terra,
01:16
because we're a fairly small telescope
29
64508
2321
porque é um telescópio um pouco pequeno
01:18
out at the orbit of Mars.
30
66829
1539
na órbita de Marte.
01:20
Now let's move ten times further away.
31
68368
2016
Afastemo-nos dez vezes mais.
01:22
Here we are at the orbit of Uranus.
32
70384
1936
Aqui estamos na órbita de Urano.
01:24
It's gotten smaller, it's got less detail, less resolve.
33
72320
2486
Ficou mais pequena, com menos detalhe,
menor resolução.
menor resolução.
01:26
We can still see the little moon,
34
74806
1785
Ainda podemos ver a pequena Lua,
01:28
but let's go ten times further away again.
35
76591
2113
mas afastemo-nos de novo dez vezes mais,
01:30
Here we are at the edge of the solar system,
36
78704
1731
Estamos no limiar do sistema solar,
01:32
out at the Kuiper Belt.
37
80435
1298
na Cintura de Kuiper.
01:33
Now it's not resolved at all.
38
81733
1706
Agora não tem qualquer resolução.
01:35
It's that pale blue dot of Carl Sagan's.
39
83439
2664
É o ponto azul pálido, de Carl Sagan.
01:38
But let's move yet again ten times further away.
40
86103
2200
Mas afastemo-nos de novo mais dez vezes.
01:40
Here we are out at the Oort Cloud,
41
88303
1624
Aqui estamos na Nuvem de Oort,
01:41
outside the solar system,
42
89927
1560
fora do sistema solar,
01:43
and we're starting to see the sun
43
91487
1616
aqui começamos a ver o Sol
01:45
move into the field of view
44
93103
1312
a mover-se para o campo de visão
01:46
and get into where the planet is.
45
94415
1464
e a sobrepor-se ao planeta.
01:47
One more time, ten times further away.
46
95879
2131
Mais uma vez, dez vezes mais distantes.
01:50
Now we're at Alpha Centauri,
47
98010
1653
Agora estamos na Alfa Centauri,
01:51
our nearest neighbor star,
48
99663
1240
a nossa estrela vizinha mais próxima,
01:52
and the planet is gone.
49
100903
1349
e o planeta desapareceu.
01:54
All we're seeing is the big beaming image of the star
50
102252
2608
Tudo o que vemos é a imagem
de grandes feixes da estrela
de grandes feixes da estrela
01:56
that's ten billion times brighter than the planet,
51
104860
2957
que é dez mil milhões de vezes
mais brilhante do que o planeta,
mais brilhante do que o planeta,
01:59
which should be in that little red circle.
52
107817
1806
que deveria estar naquele pequeno círculo vermelho.
02:01
That's what we want to see. That's why it's hard.
53
109623
2200
É o que queremos ver.
É por isso que é difícil.
É por isso que é difícil.
02:03
The light from the star is diffracting.
54
111823
2320
A luz da estrela sofre difracção.
02:06
It's scattering inside the telescope,
55
114143
1741
Dispersa-se dentro do telescópio,
02:07
creating that very bright image
56
115884
1504
criando esta imagem muito brilhante
02:09
that washes out the planet.
57
117388
1752
que ofusca o planeta.
02:11
So to see the planet,
58
119140
1271
Para vermos o planeta,
02:12
we have to do something about all of that light.
59
120411
2260
temos que fazer algo
em relação a toda esta luz.
em relação a toda esta luz.
02:14
We have to get rid of it.
60
122671
1231
Temos que nos livrar dela.
02:15
I have a lot of colleagues working on
61
123902
1445
Tenho vários colegas a trabalhar
02:17
really amazing technologies to do that,
62
125347
2015
em tecnologias fantásticas para fazer isso,
02:19
but I want to tell you about one today
63
127362
1815
mas hoje quero falar-vos de uma
02:21
that I think is the coolest,
64
129177
1497
que penso ser a mais fixe,
02:22
and probably the most likely to get us an Earth
65
130674
2200
e provavelmente a que tem mais hipóteses
de nos conseguir uma Terra
de nos conseguir uma Terra
02:24
in the next decade.
66
132874
1536
na próxima década.
02:26
It was first suggested by Lyman Spitzer,
67
134410
2072
Foi inicialmente sugerida por Lyman Spitzer,
02:28
the father of the space telescope, in 1962,
68
136482
3160
o pai do telescópio espacial, em 1962,
02:31
and he took his inspiration from an eclipse.
69
139642
2116
que se inspirou num eclipse,
02:33
You've all seen that. That's a solar eclipse.
70
141758
2183
Já todos viram isto.
É um eclipse solar.
É um eclipse solar.
02:35
The moon has moved in front of the sun.
71
143941
2040
A Lua colocou-se à frente do Sol.
02:37
It blocks out most of the light
72
145981
1760
Bloqueou a maior parte da sua luz
02:39
so we can see that dim corona around it.
73
147741
2376
por isso podemos ver a coroa ténue à sua volta.
02:42
It would be the same thing if I put my thumb up
74
150117
1663
Seria o mesmo se erguesse o meu polegar
02:43
and blocked that spotlight
that's getting right in my eye,
that's getting right in my eye,
75
151780
2585
e bloqueasse o ponto luminoso
à frente dos meus olhos,
à frente dos meus olhos,
02:46
I can see you in the back row.
76
154365
1912
poderia vê-los na última fila.
02:48
Well, what's going on?
77
156277
1302
Bem, o que está a acontecer?
02:49
Well the moon
78
157579
1945
Bem, a Lua
02:51
is casting a shadow down on the Earth.
79
159524
2415
projecta uma sombra na Terra.
02:53
We put a telescope or a camera in that shadow,
80
161939
3235
Colocamos um telescópio
ou uma câmara nessa sombra,
ou uma câmara nessa sombra,
02:57
we look back at the sun,
81
165174
1511
e olhamos para o Sol,
02:58
and most of the light's been removed
82
166685
1640
e a maior parte da luz foi removida
03:00
and we can see that dim, fine structure
83
168325
2090
e podemos ver essa ténue e fina estrutura
03:02
in the corona.
84
170415
1275
na coroa.
03:03
Spitzer's suggestion was we do this in space.
85
171690
2667
A sugestão de Spitzer
foi que o fizéssemos no espaço.
foi que o fizéssemos no espaço.
03:06
We build a big screen, we fly it in space,
86
174357
2777
Construíamos uma tela grande,
colocávamo-la no espaço,
colocávamo-la no espaço,
03:09
we put it up in front of the star,
87
177134
2047
em frente a uma estrela,
03:11
we block out most of the light,
88
179181
1784
bloqueávamos a maior parte da luz,
03:12
we fly a space telescope in
that shadow that's created,
that shadow that's created,
89
180965
3016
colocávamos um telescópio espacial
nessa sombra criada,
nessa sombra criada,
03:15
and boom, we get to see planets.
90
183981
1777
e zás, conseguíamos ver os planetas.
03:17
Well that would look something like this.
91
185758
2663
Seria algo parecido com isto.
03:20
So there's that big screen,
92
188421
1589
Aqui está a tela grande,
03:22
and there's no planets,
93
190010
875
e não há planetas,
03:22
because unfortunately it doesn't
actually work very well,
actually work very well,
94
190885
2504
porque, infelizmente,
não funciona lá muito bem
não funciona lá muito bem
03:25
because the light waves of the light and waves
95
193389
2920
por causa das ondas luminosas e as ondas
03:28
diffracts around that screen
96
196309
1680
sofrem difracção à volta dessa tela
03:29
the same way it did in the telescope.
97
197989
1784
tal como no telescópio.
03:31
It's like water bending around a rock in a stream,
98
199773
3137
É como a água que contorna uma pedra
numa corrente,
numa corrente,
03:34
and all that light just destroys the shadow.
99
202910
1790
e toda essa luz destrói a sombra.
03:36
It's a terrible shadow. And we can't see planets.
100
204700
2673
É uma sombra terrível.
E não conseguimos ver planetas.
E não conseguimos ver planetas.
03:39
But Spitzer actually knew the answer.
101
207373
1767
Mas Spitzer sabia a solução.
03:41
If we can feather the edges, soften those edges
102
209140
2505
Se conseguirmos suavizar as arestas
03:43
so we can control diffraction,
103
211645
1766
de modo a controlar a difracção,
03:45
well then we can see a planet,
104
213411
1715
então poderemos ver um planeta,
03:47
and in the last 10 years or so we've come up
105
215126
1799
e nos últimos 10 anos conseguimos
03:48
with optimal solutions for doing that.
106
216925
2044
soluções ideais para o conseguir.
03:50
It looks something like that.
107
218969
3532
É algo parecido com isto.
03:54
We call that our flower petal starshade.
108
222501
2345
Chamamos-lhe a nossa sombra estelar
em pétalas de flor
em pétalas de flor
03:56
If we make the edges of those petals exactly right,
109
224846
2960
Se fizermos as arestas da forma correcta,
03:59
if we control their shape,
110
227806
1424
se controlarmos a sua forma,
04:01
we can control diffraction,
111
229230
1558
podemos controlar a difracção,
04:02
and now we have a great shadow.
112
230788
1446
e conseguimos uma grande sombra.
04:04
It's about 10 billion times dimmer than it was before,
113
232234
2644
É cerca de 10 mil milhões de vezes
mais ténue do que era,
mais ténue do que era,
04:06
and we can see the planets beam out just like that.
114
234878
3446
e conseguimos ver os planetas a aparecer.
04:10
That, of course, has to be bigger than my thumb.
115
238324
1858
Tem que ser, claro,
maior do que o meu polegar.
maior do que o meu polegar.
04:12
That starshade is about
116
240182
1458
Esta sombra estelar tem cerca
04:13
the size of half a football field
117
241640
1576
de metade do tamanho de
um campo de futebol
um campo de futebol
04:15
and it has to fly 50,000 kilometers
away from the telescope
away from the telescope
118
243216
3590
e tem que se distanciar
50 000 quilómetros do telescópio
50 000 quilómetros do telescópio
04:18
that has to be held right in its shadow,
119
246806
2060
que tem que ser mantido na sua sombra,
04:20
and then we can see those planets.
120
248866
1964
e então poderemos ver os planetas.
04:22
This sounds formidable,
121
250830
1408
Isto parece formidável,
04:24
but brilliant engineers, colleagues of mine at JPL,
122
252238
3008
mas engenheiros brilhantes,
colegas meus no LPJ,
colegas meus no LPJ,
04:27
came up with a fabulous design for how to do that
123
255246
2880
conseguiram um "design" fabuloso
para o conseguir
para o conseguir
04:30
and it looks like this.
124
258126
1074
e é parecido com isto.
04:31
It starts wrapped around a hub.
125
259200
1788
De início está enrolado num eixo.
04:32
It separates from the telescope.
126
260988
1979
Separa-se do telescópio.
04:34
The petals unfurl, they open up,
127
262967
2271
As pétalas desdobram-se, abrem-se,
04:37
the telescope turns around.
128
265238
1760
o telescópio vira-se.
04:38
Then you'll see it flip and fly out
129
266998
2144
Então ele vira-se e afasta-se
04:41
that 50,000 kilometers away from the telescope.
130
269142
3215
50 000 quilómetros do telescópio.
04:44
It's going to move in front of the star
131
272357
2470
Coloca-se à frente da estrela
deste modo,
deste modo,
04:46
just like that, creates a wonderful shadow.
132
274827
3283
criando uma sombra maravilhosa.
04:50
Boom, we get planets orbiting about it.
133
278110
3804
Zás, vemos os planetas a orbitar
à sua volta.
à sua volta.
04:53
(Applause)
134
281914
1724
(Aplausos)
04:55
Thank you.
135
283638
2359
Obrigado.
04:57
That's not science fiction.
136
285997
1953
Não é ficção científica.
04:59
We've been working on this
for the last five or six years.
for the last five or six years.
137
287950
2563
Estamos a trabalhar nisto
há cinco ou seis anos.
há cinco ou seis anos.
05:02
Last summer, we did a really cool test
138
290513
2603
No último Verão,
fizemos um teste mesmo fixe
fizemos um teste mesmo fixe
05:05
out in California at Northrop Grumman.
139
293116
2439
na Califórnia, na Northrop Grumman.
05:07
So those are four petals.
140
295555
1583
São quatro pétalas.
05:09
This is a sub-scale star shade.
141
297138
1712
É uma sombra estelar em escala reduzida.
05:10
It's about half the size of the one you just saw.
142
298850
2497
Tem cerca de metade do tamanho da que viram antes.
05:13
You'll see the petals unfurl.
143
301347
1460
Podem ver as pétalas a desdobrar.
05:14
Those four petals were built by four undergraduates
144
302807
2067
Essas quatro pétalas foram construídas
por quatro estudantes universitários
por quatro estudantes universitários
05:16
doing a summer internship at JPL.
145
304874
2415
num curso de verão no LPJ.
05:19
Now you're seeing it deploy.
146
307289
1246
Agora podem vê-la a desenrolar.
05:20
Those petals have to rotate into place.
147
308535
1982
As petalas têm que se colocar em posição.
05:22
The base of those petals
148
310517
1170
A base dessas pétalas
05:23
has to go to the same place every time
149
311687
2373
tem que se colocar sempre na mesma posição
05:26
to within a tenth of a millimeter.
150
314060
1623
com a precisão de um décimo de milímetro.
05:27
We ran this test 16 times,
151
315683
1760
Efectuámos este teste 16 vezes,
05:29
and 16 times it went into the exact same place
152
317443
2839
e das 16 vezes voltou à posição exacta
05:32
to a tenth of a millimeter.
153
320282
1441
com a precisão de um décimo de milímetro.
05:33
This has to be done very precisely,
154
321723
1932
Isto tem que ser feito com grande precisão,
05:35
but if we can do this, if we can build this technology,
155
323655
2508
mas se o conseguirmos, se conseguirmos
construir esta tecnologia,
construir esta tecnologia,
05:38
if we can get it into space,
156
326163
1484
se a colocarmos no espaço,
05:39
you might see something like this.
157
327647
1801
poderão ver algo assim.
05:41
That's a picture of one our nearest neighbor stars
158
329448
2272
Isto é uma imagem de uma das estrelas
mais próximas de nós
mais próximas de nós
05:43
taken with the Hubble Space Telescope.
159
331720
2594
obtida com o Telescópio Espacial Hubble.
05:46
If we can take a similar space telescope,
160
334314
2384
Se usarmos um telescópio semelhante,
05:48
slightly larger,
161
336698
1258
ligeiramente maior,
05:49
put it out there,
162
337956
1422
se o colocarmos no espaço,
05:51
fly an occulter in front of it,
163
339378
1386
se pusermos uma antepara à sua frente,
05:52
what we might see is something like that --
164
340764
2190
o que poderemos ver é algo como isto
05:54
that's a family portrait of our
solar system -- but not ours.
solar system -- but not ours.
165
342954
2936
— isto é um retrato de família do nosso
sistema solar — mas não o nosso.
sistema solar — mas não o nosso.
05:57
We're hoping it'll be someone else's solar system
166
345890
2522
Esperamos que seja outro sistema solar
06:00
as seen through an occulter,
167
348412
1632
visto através de uma antepara,
06:02
through a starshade like that.
168
350044
1070
através de uma sombra estelar como esta.
06:03
You can see Jupiter, you can see Saturn,
169
351114
2025
Podemos ver Júpiter, podemos ver Saturno,
06:05
Uranus, Neptune, and right there in the center,
170
353139
2623
Urano, Neptuno, e mesmo no centro,
06:07
next to the residual light
171
355762
1340
próximo da luz residual
06:09
is that pale blue dot. That's Earth.
172
357102
1905
está o ponto azul pálido. É a Terra.
06:11
We want to see that, see if there's water,
173
359007
2374
Queremos ver isso, ver se tem água,
06:13
oxygen, ozone,
174
361381
1405
oxigénio, ozono,
06:14
the things that might tell us that it could harbor life.
175
362786
2523
as coisas que nos poderão dizer
se poderá ter vida.
se poderá ter vida.
06:17
I think this is the coolest possible science.
176
365309
2409
Penso que esta é a ciência mais fixe possível.
06:19
That's why I got into doing this,
177
367718
1653
É por isso que me dediquei a isto,
06:21
because I think that will change the world.
178
369371
1970
porque penso que vai mudar o mundo.
06:23
That will change everything when we see that.
179
371341
2438
Irá mudar tudo quando surgir.
06:25
Thank you.
180
373779
1586
Obrigado.
06:27
(Applause)
181
375365
4000
(Aplausos)
ABOUT THE SPEAKER
Jeremy Kasdin - Planet finderUsing innovative orbiting instruments, aerospace engineer Jeremy Kasdin hunts for the universe’s most elusive objects — potentially habitable worlds.
Why you should listen
At Princeton’s High Contrast Imaging Laboratory, Jeremy Kasdin is collaborating on a revolutionary space-based observatory that will unveil previously unseen (and possibly Earth-like) planets in other solar systems.
One of the observatory’s startling innovations is the starshade, an orbiting "occulter" that blocks light from distant stars that ordinarily outshine their dim planets, making a clear view impossible. When paired with a space telescope, the starshade adds a new and powerful instrument to NASA’s cosmic detection toolkit.
More profile about the speakerOne of the observatory’s startling innovations is the starshade, an orbiting "occulter" that blocks light from distant stars that ordinarily outshine their dim planets, making a clear view impossible. When paired with a space telescope, the starshade adds a new and powerful instrument to NASA’s cosmic detection toolkit.
Jeremy Kasdin | Speaker | TED.com