TED2014
Jeremy Kasdin: The flower-shaped starshade that might help us detect Earth-like planets
جرمی کاسدین: دستگاهی شبیه به گلبرگ های گیاهان که ممکن است برای کشف سیارات شبیه به زمین به ما کمک کند
Filmed:
Readability: 3.4
1,421,022 views
اخترشناسان اعتقاد دارند که همه ستاره ها در کهکشان، سیاره دارند، یک پنجم از آنها ممکن است قابل سکونت باشند. فقط ما نتوانسته ایم هیچ کدام از آنها را ببینیم. جرمی کاسدین و تیمش به دنبال تغییر این شرایط هستند با طراحی و مهندسی یک ابزار فوقالعاده. یک صفحه ایجاد کننده سایه برای ستاره ها "starshade" که به تلسکوپ اجازه می دهد در فاصفه ۵۰٫۰۰۰ کیلومتری عکس هایی از سیاره ها بگیرد. او ادعا می کند این جالب ترین اتفاق در علم است.
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
Double-click the English transcript below to play the video.
00:12
The universe is teeming with planets.
0
515
3603
جهان هستی مملو از سیاره هاست
00:16
I want us, in the next decade,
1
4118
1876
دلم می خواهد که ما در ده سال آینده
00:17
to build a space telescope that'll be able to image
2
5994
2393
یک تلسکوپ فضایی بسازیم که قادر باشد تصویری از
00:20
an Earth about another star
3
8387
2101
زمین دیگری را در اطراف یک ستاره یا شیء دیگری
00:22
and figure out whether it can harbor life.
4
10488
2744
پیدا کند و اینکه زندگی در آن هست و یا خیر.
00:25
My colleagues at the NASA
Jet Propulsion Laboratory
Jet Propulsion Laboratory
5
13232
2160
من و همکاران در آزمایشگاه «جِی پی اِل» ناسا
00:27
at Princeton and I are working on technology
6
15392
2861
پرینستون درحال کار بر روی یک تکنولوژی هستیم
00:30
that will be able to do just that in the coming years.
7
18253
3538
که در سالهای آینده قادر به انجام چنین کاری خواهد بود.
00:33
Astronomers now believe that every star
8
21791
1985
در حال حاضر اخترشناسان اعتقاد دارند که هر ستاره
00:35
in the galaxy has a planet,
9
23776
1940
در کهکشان، یک سیاره دارد
00:37
and they speculate that up to one fifth of them
10
25716
2276
آنها حدس می زنند که حداکثر یک پنجم از ستاره ها
00:39
have an Earth-like planet
11
27992
1076
یک سیاره مانند زمین دارند
00:41
that might be able to harbor life,
12
29068
1692
که احتمالا زندگی در آنها امکان پذیر خواهد بود.
00:42
but we haven't seen any of them.
13
30760
1762
ولی تا کنون هیچکدام از آنها را ندیده ایم
00:44
We've only detected them indirectly.
14
32522
2738
تنها آنها را بطور غیر مستقیم شناسایی کرده ایم.
00:47
This is NASA's famous picture of the pale blue dot.
15
35260
3233
این تصویر مشهور ناسا از یک نقطه آبی کم سو می باشد
00:50
It was taken by the Voyager spacecraft in 1990,
16
38493
2797
که توسط سفینه فضایی ویجر در سال ۱۹۹۰ گرفته شد
00:53
when they turned it around as
it was exiting the solar system
it was exiting the solar system
17
41290
2758
وقتی که آن را در حال خروج از منظومه شمسی برگرداندند
00:56
to take a picture of the Earth
18
44048
1712
تا از سیاره زمین عکس بگیرد
00:57
from six billion kilometers away.
19
45760
2322
از فاصله شش میلیارد کیلومتری.
01:00
I want to take that
20
48082
1568
من میخوام از این عکس استفاده کنم
01:01
of an Earth-like planet about another star.
21
49650
2582
بعنوان نمونه یک سیاره زمین مانند در اطراف یک ستاره دیگر
01:04
Why haven't we done that? Why is that hard?
22
52232
2400
چرا تا حالا این کار را نکردیم؟ چرا این کار سخته؟
01:06
Well to see, let's imagine we take
23
54632
1422
برای اینکه متوجه بشیم
01:08
the Hubble Space Telescope
24
56054
1946
تلسکوپ فضایی هابل را تصور کنید
01:10
and we turn it around and we move it out
25
58000
1698
آن را برگردانیم و انتقال بدیم به
01:11
to the orbit of Mars.
26
59698
1534
مدار مریخ
01:13
We'll see something like that,
27
61232
1208
ما تصویر مشابه این را خواهیم دید
01:14
a slightly blurry picture of the Earth,
28
62440
2068
تصویر کمی تار از زمین،
01:16
because we're a fairly small telescope
29
64508
2321
چون این یک تلسکوپ نسبتا کوچیک است
01:18
out at the orbit of Mars.
30
66829
1539
در مدار مریخ.
01:20
Now let's move ten times further away.
31
68368
2016
حالا بیایید به فاصله ده برابر دورتر برویم.
01:22
Here we are at the orbit of Uranus.
32
70384
1936
در اینجا ما در مدار اورانوس قرار گرفته ایم.
01:24
It's gotten smaller, it's got less detail, less resolve.
33
72320
2486
تصویر کوچکتر شده، جزئیات وضوح کمتری دارند.
01:26
We can still see the little moon,
34
74806
1785
ما هنوز می تونیم ماه کوچک را ببینیم،
01:28
but let's go ten times further away again.
35
76591
2113
ولی بیایید باز هم به فاصله ده برابر دورتر برویم.
01:30
Here we are at the edge of the solar system,
36
78704
1731
اینجا ما در لبه منظومیه شمسی هستیم،
01:32
out at the Kuiper Belt.
37
80435
1298
در کمربند کویپر
01:33
Now it's not resolved at all.
38
81733
1706
در این حالت دیگر قابل تشخیص نمی باشد
01:35
It's that pale blue dot of Carl Sagan's.
39
83439
2664
این همان نقطه آبی کم سوی کارل سگان است
01:38
But let's move yet again ten times further away.
40
86103
2200
ولی بیاید دوباره ده برابر دورتر برویم.
01:40
Here we are out at the Oort Cloud,
41
88303
1624
اینجا در میان ابر اورت هستیم،
01:41
outside the solar system,
42
89927
1560
خارج از منظومه شمسی
01:43
and we're starting to see the sun
43
91487
1616
و می بینیم که خورشید
01:45
move into the field of view
44
93103
1312
وارد میدان دید می شود
01:46
and get into where the planet is.
45
94415
1464
و جای سیاره را می گیرد
01:47
One more time, ten times further away.
46
95879
2131
یک بار دیگر، ده برابر دورتر.
01:50
Now we're at Alpha Centauri,
47
98010
1653
حالا در آلفا قنطورس (رجل قنطورس) قرار داریم
01:51
our nearest neighbor star,
48
99663
1240
نزدیک ترین ستاره و همسایه ما
01:52
and the planet is gone.
49
100903
1349
و سیاره (زمین) محو شده اند
01:54
All we're seeing is the big beaming image of the star
50
102252
2608
تنها چیزی که می بینیم یک پرتو نور بزرگ از ستاره است
01:56
that's ten billion times brighter than the planet,
51
104860
2957
که ۱۰ میلیون بار درخشانتر از سیاره است
01:59
which should be in that little red circle.
52
107817
1806
که باید در آن دایره کوچک قرمز رنگ قرار داشته باشد.
02:01
That's what we want to see. That's why it's hard.
53
109623
2200
این چیزی است که ما میخواهیم ببینیم. به این خاطر این کار بسیار سخت است.
02:03
The light from the star is diffracting.
54
111823
2320
نور ستاره شکسته شده پیدا کرده است.
02:06
It's scattering inside the telescope,
55
114143
1741
در داخل تلسکوپ پراکنده می شود،
02:07
creating that very bright image
56
115884
1504
و آن تصویر بسیار درخشان را پدید می آورد.
02:09
that washes out the planet.
57
117388
1752
این اثر سیاره را محو می کند.
02:11
So to see the planet,
58
119140
1271
در نتیجه برای دیدن سیاره،
02:12
we have to do something about all of that light.
59
120411
2260
باید کاری برای آن همه نور انجام دهیم.
02:14
We have to get rid of it.
60
122671
1231
باید از شر آن خلاص شویم.
02:15
I have a lot of colleagues working on
61
123902
1445
من همکاران زیادی دارم که دارن روی
02:17
really amazing technologies to do that,
62
125347
2015
تکنولوژیهای بسیار شگفت انگیزی کار می کنند که این کار را انجام می دهند،
02:19
but I want to tell you about one today
63
127362
1815
ولی من امروز میخواهم در مورد یکی از آنها براش ما صحبت کنم
02:21
that I think is the coolest,
64
129177
1497
که به نظر من از همه جالبتر است،
02:22
and probably the most likely to get us an Earth
65
130674
2200
و به احتمال خیلی زیاد ممکن است ما را به یک زمین دیگر برساند
02:24
in the next decade.
66
132874
1536
در دهه آینده
02:26
It was first suggested by Lyman Spitzer,
67
134410
2072
این ایده اولین بار توسط لایمن سپیتزر ارائه شد
02:28
the father of the space telescope, in 1962,
68
136482
3160
پدر تلسکوپ های فضایی، در سال ۱۹۶۲
02:31
and he took his inspiration from an eclipse.
69
139642
2116
او ایده اش را از یک کسوف الهام گرفت.
02:33
You've all seen that. That's a solar eclipse.
70
141758
2183
همه شما آن را دیده اید. یک خورشید گرفتگی است.
02:35
The moon has moved in front of the sun.
71
143941
2040
ماه در مقابل خورشید قرار گرفته است.
02:37
It blocks out most of the light
72
145981
1760
و اکثر نور را سد کرده است
02:39
so we can see that dim corona around it.
73
147741
2376
بنابر این ما می توانیم تاج کم نور را در اطراف آن ببینیم.
02:42
It would be the same thing if I put my thumb up
74
150117
1663
این مشابه آن است که من انگشت شست خود را بالا بیاورم
02:43
and blocked that spotlight
that's getting right in my eye,
that's getting right in my eye,
75
151780
2585
و جلوی نور آن نورافکن را که مستقیم وارد چشم من می شود بگیرم،
02:46
I can see you in the back row.
76
154365
1912
میتونم شما رو توی اون ردیف عقب ببینم.
02:48
Well, what's going on?
77
156277
1302
خوب، چه اتفاقی دارد میفتد؟
02:49
Well the moon
78
157579
1945
خوب، ماه
02:51
is casting a shadow down on the Earth.
79
159524
2415
یک سایه بر روی زمین می اندازد،
02:53
We put a telescope or a camera in that shadow,
80
161939
3235
ما یک تلسکوپ یا یک دوربین را در آن سایه قرار می دهیم،
02:57
we look back at the sun,
81
165174
1511
و به خورشید نگاه می کنیم،
02:58
and most of the light's been removed
82
166685
1640
و در این حالت اکثر نور ها حذف شده اند
03:00
and we can see that dim, fine structure
83
168325
2090
و ما می تونیم پرتو ضعیف را ببینیم،
03:02
in the corona.
84
170415
1275
ساختار عالی تاج.
03:03
Spitzer's suggestion was we do this in space.
85
171690
2667
پیشنهاد سپیتزر این بود که ما همین کار را در فضا انجام دهیم.
03:06
We build a big screen, we fly it in space,
86
174357
2777
ما یک صفحه بزرگ می سازیم، آن را به فضا می فرستیم،
03:09
we put it up in front of the star,
87
177134
2047
آن را در مقابل ستاره قرار می دهیم،
03:11
we block out most of the light,
88
179181
1784
اکثر نور رها را از این طریق سد می کنیم،
03:12
we fly a space telescope in
that shadow that's created,
that shadow that's created,
89
180965
3016
یک تلسکوپ فضایی هم به سایه ای که آن صفحه ایجاد کرد می فرستیم،
03:15
and boom, we get to see planets.
90
183981
1777
و همین، می تونیم سیاره را ببینیم.
03:17
Well that would look something like this.
91
185758
2663
خوب اون باید یه همچین شکلی داشته باشد.
03:20
So there's that big screen,
92
188421
1589
این همان صفحه بزرگ می باشد،
03:22
and there's no planets,
93
190010
875
و اینجا هیچ سیاره ای نیست،
03:22
because unfortunately it doesn't
actually work very well,
actually work very well,
94
190885
2504
بخاطر اینکه متاسفانه این ایده خوب کار نمی کند،
03:25
because the light waves of the light and waves
95
193389
2920
بخاطر اینکه نور بصورت امواج حرکت می کند و موج ها
03:28
diffracts around that screen
96
196309
1680
در اطراف صفحه منکسر(خمیده) می شوند
03:29
the same way it did in the telescope.
97
197989
1784
همون اتفاقی که در تلسکوپ ها می افتد.
03:31
It's like water bending around a rock in a stream,
98
199773
3137
مانند شرایطی که در یک جریان، آب در مجاورت سنگ خمیده می شود،
03:34
and all that light just destroys the shadow.
99
202910
1790
و آن نورهای خمیده شده سایه را از بین می برند.
03:36
It's a terrible shadow. And we can't see planets.
100
204700
2673
این یک سایه خیلی بد است. و ما نمی توانیم سیاره ها را رصد کنیم.
03:39
But Spitzer actually knew the answer.
101
207373
1767
ولی در واقع سپلیتز جواب را می دانست.
03:41
If we can feather the edges, soften those edges
102
209140
2505
اگر ما بتوانیم لبه ها را بصورت پر در بیاوریم، لبه ها را ملایم تر کنیم
03:43
so we can control diffraction,
103
211645
1766
در نتیجه می توانیم انعکاس نور را کنترل کنیم.
03:45
well then we can see a planet,
104
213411
1715
و در نهایت می توانیم سیاره را رصد کنیم،
03:47
and in the last 10 years or so we've come up
105
215126
1799
و در طی ده سال گذشته ما دست یافتیم به
03:48
with optimal solutions for doing that.
106
216925
2044
بهترین راه حل برای این کار
03:50
It looks something like that.
107
218969
3532
اون یه همچین شکلی داره
03:54
We call that our flower petal starshade.
108
222501
2345
ما بهش میگیم گلبرگ سایه ستاره.
03:56
If we make the edges of those petals exactly right,
109
224846
2960
اگر ما لبه های این گلبرگ را دقیقا درست بسازیم،
03:59
if we control their shape,
110
227806
1424
و شکل آن را کنترل کنیم
04:01
we can control diffraction,
111
229230
1558
می توانیم انکسار نو را نیز کنترل کنیم،
04:02
and now we have a great shadow.
112
230788
1446
و حالا یک سایه عالی داریم.
04:04
It's about 10 billion times dimmer than it was before,
113
232234
2644
این تصویر در حدود ده میلیون بار کم نور تر از حالت قبلی می باشد،
04:06
and we can see the planets beam out just like that.
114
234878
3446
و ما می توانیم پرتو سیاره ها را ببینیم درست مانند تصویر.
04:10
That, of course, has to be bigger than my thumb.
115
238324
1858
البته که اون باید بزرگتر از انگشت شست من باشد.
04:12
That starshade is about
116
240182
1458
ابعاد اون گلبرگ حدود
04:13
the size of half a football field
117
241640
1576
نصف زمین فوتبال می باشد
04:15
and it has to fly 50,000 kilometers
away from the telescope
away from the telescope
118
243216
3590
و باید در فاصله ۵۰ هزار کیلومتری تلسکوپ مستقر شود
04:18
that has to be held right in its shadow,
119
246806
2060
و تلسکوب باید دقیقا در سایه ان نگه داشته شود.
04:20
and then we can see those planets.
120
248866
1964
و بعد از آن ما می توانیم سیاره ها را ببینیم.
04:22
This sounds formidable,
121
250830
1408
این کار به نظر دشوار می آید،
04:24
but brilliant engineers, colleagues of mine at JPL,
122
252238
3008
ولی مهندسان باهوش، همکاران من در «جِی پی اِل»
04:27
came up with a fabulous design for how to do that
123
255246
2880
موفق خواهند شد طراحی شگفت آوری انجام دهند که از پس این کار برآید.
04:30
and it looks like this.
124
258126
1074
و شبیه این خواهد شد.
04:31
It starts wrapped around a hub.
125
259200
1788
دور یک توپی پیچیده می شود
04:32
It separates from the telescope.
126
260988
1979
از تلسکوپ جدا می شود.
04:34
The petals unfurl, they open up,
127
262967
2271
گلبرگها جدا می شوند، باز می شوند،
04:37
the telescope turns around.
128
265238
1760
تلسکوپ می چرخد.
04:38
Then you'll see it flip and fly out
129
266998
2144
شما خواهید دید که می چرخد و دور می شود
04:41
that 50,000 kilometers away from the telescope.
130
269142
3215
و در فاصله ۵۰ هزار کیلومتری از تلسکوپ قرار می گیرد.
04:44
It's going to move in front of the star
131
272357
2470
و در جلوی ستاره جای می گیرد
04:46
just like that, creates a wonderful shadow.
132
274827
3283
دقیقا مانند این، یک سایه عالی ایجاد می کند
04:50
Boom, we get planets orbiting about it.
133
278110
3804
و ما سیاره ها را می بینیم که دور آن می چرخند.
04:53
(Applause)
134
281914
1724
(تشویق حاضران)
04:55
Thank you.
135
283638
2359
متشکرم.
04:57
That's not science fiction.
136
285997
1953
این علمی تخیلی نیست.
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
ما طی ۵، ۶ سال گذشته روی آن کار کرده ایم.
05:02
Last summer, we did a really cool test
138
290513
2603
تابستان گذشته، یک آزمایش بسیار عالی انجام دادیم
05:05
out in California at Northrop Grumman.
139
293116
2439
در «نورثرپ گرامَن» در کالیفورنیا
05:07
So those are four petals.
140
295555
1583
آنها چهار تا گلبرگ هستند
05:09
This is a sub-scale star shade.
141
297138
1712
این یک صفحه سایه ستاره در مقیاس کوچک می باشد.
05:10
It's about half the size of the one you just saw.
142
298850
2497
این درست به اندازه نصف آن است که الان ملاحظه کردید.
05:13
You'll see the petals unfurl.
143
301347
1460
شما باز شدن گلبرگ ها را خواهید دید.
05:14
Those four petals were built by four undergraduates
144
302807
2067
آن چهار گلبرگ توسط چهار دانشجوی دوره کارشناسی ساسخته شدند
05:16
doing a summer internship at JPL.
145
304874
2415
که تابستان یک دوره کارآموزی را در «جِی پی اِل» می گذراندند.
05:19
Now you're seeing it deploy.
146
307289
1246
حالا می بینید که باز می شود
05:20
Those petals have to rotate into place.
147
308535
1982
گلبرگ ها باید بچرخند تا در موقعیت خود قرار بگیرند
05:22
The base of those petals
148
310517
1170
پایه آن گلبرگ ها
05:23
has to go to the same place every time
149
311687
2373
هر دفعه باید در یک موقعیت خاص قرار گیرد
05:26
to within a tenth of a millimeter.
150
314060
1623
با دقت یک دهم میلیمتر
05:27
We ran this test 16 times,
151
315683
1760
ما این آزمایش را ۱۶ بار انجام دادیم،
05:29
and 16 times it went into the exact same place
152
317443
2839
و هر ۱۶ بار آن در موقعیت درست قرار گرفت
05:32
to a tenth of a millimeter.
153
320282
1441
در یک دهم میلیمتر
05:33
This has to be done very precisely,
154
321723
1932
این کار باید خیلی دقیق انجام گیرد،
05:35
but if we can do this, if we can build this technology,
155
323655
2508
ولی اگر بتوانیم این کار را انجام دهیم، اگر بتوانیم این تکنولوژی را بسازیم،
05:38
if we can get it into space,
156
326163
1484
اگر بتوانیم آن را به فضا بفرستیم،
05:39
you might see something like this.
157
327647
1801
شما ممکن است همچین تصویری را ببینید.
05:41
That's a picture of one our nearest neighbor stars
158
329448
2272
اون تصویر یکی از نزدیک ترین ستاره های همسایه ماست
05:43
taken with the Hubble Space Telescope.
159
331720
2594
که توسط تلسکوپ فضایی هابل گرفته شده است.
05:46
If we can take a similar space telescope,
160
334314
2384
اگر ما بتوانیم تلسکوپ فضایی مشابهی داشته باشیم
05:48
slightly larger,
161
336698
1258
کمی بزرگتر،
05:49
put it out there,
162
337956
1422
آن را آنجا قرار دهیم،
05:51
fly an occulter in front of it,
163
339378
1386
یک صفحه پوشاننده نور مقابل آن قرار دهیم،
05:52
what we might see is something like that --
164
340764
2190
چیزی که ممکن اس ببینیم مشابه این است--
05:54
that's a family portrait of our
solar system -- but not ours.
solar system -- but not ours.
165
342954
2936
آن یک پرتره خانوادگی از منظومه شمسی ماست --- ولی نه مال ما
05:57
We're hoping it'll be someone else's solar system
166
345890
2522
ما امیدواریم که اون منظومه شمسی دیگران باشد
06:00
as seen through an occulter,
167
348412
1632
که از طریق صفحه پوشاننده نور دیده می شود،
06:02
through a starshade like that.
168
350044
1070
از طریق یک صفحه سایه ستاره ای مانند آن.
06:03
You can see Jupiter, you can see Saturn,
169
351114
2025
شما می توانید مشتری را ببینید، شما می توانید زحل را ببینید،
06:05
Uranus, Neptune, and right there in the center,
170
353139
2623
اورانوس، نپتون، و دقیقا در مرکز،
06:07
next to the residual light
171
355762
1340
کنار نور باقی مانده
06:09
is that pale blue dot. That's Earth.
172
357102
1905
آن نقطه آبی کم سو، زمنی.
06:11
We want to see that, see if there's water,
173
359007
2374
ما میخواهیم آن را ببینیم، ببینیم اگه آبی وجود دارد،
06:13
oxygen, ozone,
174
361381
1405
اکسیژن، ازون،
06:14
the things that might tell us that it could harbor life.
175
362786
2523
چیزهایی که میتونن به ما بگن آن سیاره قابل سکونت است.
06:17
I think this is the coolest possible science.
176
365309
2409
به نظر من این نزدیک ترین احتمال علمی است.
06:19
That's why I got into doing this,
177
367718
1653
این دلیلی است من دارم این کار را انجام می دهم
06:21
because I think that will change the world.
178
369371
1970
بخاطر اینکه فکر می کنم اون میتونه دنیا رو عوض کنه.
06:23
That will change everything when we see that.
179
371341
2438
اون میتونه همه چیز رو عوض کنه وقتی که بتونم اون رو ببینیم.
06:25
Thank you.
180
373779
1586
متشکرم.
06:27
(Applause)
181
375365
4000
(تشویق حاضران)
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