TED2014
Jeremy Kasdin: The flower-shaped starshade that might help us detect Earth-like planets
ג'ירמי קאסדין: מחסה-שמש בצורת פרח העשוי לסייע לנו לאתר כוכבי-לכת דמויי הארץ.
Filmed:
Readability: 3.4
1,421,022 views
אסטרונומים מאמינים שלכל כוכב בגלקסיה יש כוכב-לכת ושחמישית מהם עשויים לאכלס חיים. אלא שעדיין לא ראינו אפילו אחד מהם. ג'ירמי קאסדין וצוותו מחפשים דרך לשנות מצב זה בעזרת עיצוב ותכנון הנדסי של ציוד יוצא-דופן: מחסה-שמש בצורת עלי-כותרת שיאפשר לטלסקופ במרחק 50 אלף ק"מ לצלם כוכבי-לכת. הוא טוען שזה המדע הכי מרגש שקיים.
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
היקום משופע בכוכבי-לכת.
00:16
I want us, in the next decade,
1
4118
1876
אני שואף שבעשור הבא
00:17
to build a space telescope that'll be able to image
2
5994
2393
יהיה לנו טלסקופ חלל
שיוכל לראות
שיוכל לראות
00:20
an Earth about another star
3
8387
2101
כדור ארץ סביב כוכב אחר
00:22
and figure out whether it can harbor life.
4
10488
2744
ולומר אם הוא יכול לקיים עליו חיים.
00:25
My colleagues at the NASA
Jet Propulsion Laboratory
Jet Propulsion Laboratory
5
13232
2160
עמיתיי במעבדת הנעה סילונית של נאסא
00:27
at Princeton and I are working on technology
6
15392
2861
בפרינסטון ואנוכי עובדים על טכנולוגיה
00:30
that will be able to do just that in the coming years.
7
18253
3538
שתהיה מסוגלת לעשות
בדיוק את זה בשנים הבאות.
בדיוק את זה בשנים הבאות.
00:33
Astronomers now believe that every star
8
21791
1985
כיום האסטרונומים מאמינים שליד
00:35
in the galaxy has a planet,
9
23776
1940
כל כוכב בגלקסיה יש כוכב-לכת,
00:37
and they speculate that up to one fifth of them
10
25716
2276
והם משערים שעד כחמישית מהם,
00:39
have an Earth-like planet
11
27992
1076
הם דמויי כדור-הארץ
00:41
that might be able to harbor life,
12
29068
1692
המסוגלים לקיים עליהם חיים,
00:42
but we haven't seen any of them.
13
30760
1762
אבל עוד לא ראינו אף אחד מהם.
00:44
We've only detected them indirectly.
14
32522
2738
איתרנו אותם אך ורק באופן עקיף.
00:47
This is NASA's famous picture of the pale blue dot.
15
35260
3233
זוהי תמונה מפורסמת של נאסא
של הנקודה הכחולה החיוורת.
של הנקודה הכחולה החיוורת.
00:50
It was taken by the Voyager spacecraft in 1990,
16
38493
2797
היא צולמה על-ידי חללית וויוג'ר ב-1990,
00:53
when they turned it around as
it was exiting the solar system
it was exiting the solar system
17
41290
2758
כאשר סובבו אותה בזמן
יציאתה ממערכת השמש
יציאתה ממערכת השמש
00:56
to take a picture of the Earth
18
44048
1712
כדי לצלם את כדור-הארץ
00:57
from six billion kilometers away.
19
45760
2322
ממרחק של 6 מיליארד קילומטר.
01:00
I want to take that
20
48082
1568
אני רוצה לצלם ככה
01:01
of an Earth-like planet about another star.
21
49650
2582
כוכב-לכת דמוי כדור-הארץ
ליד כוכב אחר.
ליד כוכב אחר.
01:04
Why haven't we done that? Why is that hard?
22
52232
2400
מדוע לא עשינו זאת עד כה? מדוע זה קשה?
01:06
Well to see, let's imagine we take
23
54632
1422
כדי להבין, נדמיין שלוקחים
01:08
the Hubble Space Telescope
24
56054
1946
את טלסקופ החלל האבל,
01:10
and we turn it around and we move it out
25
58000
1698
מסובבים אותו ושולחים אותו
01:11
to the orbit of Mars.
26
59698
1534
למסלול התנועה של מאדים.
01:13
We'll see something like that,
27
61232
1208
אז נראה משהו כזה,
01:14
a slightly blurry picture of the Earth,
28
62440
2068
תמונה קצת מטושטשת של כדור-הארץ,
01:16
because we're a fairly small telescope
29
64508
2321
כי יש לנו טלסקופ די קטן
01:18
out at the orbit of Mars.
30
66829
1539
הנמצא במסלול של מאדים.
01:20
Now let's move ten times further away.
31
68368
2016
כעת ננוע פי-10 יותר רחוק.
01:22
Here we are at the orbit of Uranus.
32
70384
1936
כאן אנו במסלול של האורנוס.
01:24
It's gotten smaller, it's got less detail, less resolve.
33
72320
2486
רואים אותו יותר קטן, פחות ברור, פחות מפורט.
01:26
We can still see the little moon,
34
74806
1785
עדיין אפשר לראות את הירח,
01:28
but let's go ten times further away again.
35
76591
2113
אבל הבה ננוע עוד פי-10 יותר רחוק.
01:30
Here we are at the edge of the solar system,
36
78704
1731
כעת אנו בקצה מערכת השמש,
01:32
out at the Kuiper Belt.
37
80435
1298
בחגורת קויפאר.
01:33
Now it's not resolved at all.
38
81733
1706
עכשיו אין בכלל פירוט.
01:35
It's that pale blue dot of Carl Sagan's.
39
83439
2664
זוהי הנקודה החיוורת הכחולה של קרל סגאן.
01:38
But let's move yet again ten times further away.
40
86103
2200
אבל הבה נתרחק עוד פי-10.
01:40
Here we are out at the Oort Cloud,
41
88303
1624
כאן אנו בתוך עננת אורט,
01:41
outside the solar system,
42
89927
1560
מחוץ למערכת השמש,
01:43
and we're starting to see the sun
43
91487
1616
ומתחילים לראות את השמש
01:45
move into the field of view
44
93103
1312
הנכנסת לשדה הראיה
01:46
and get into where the planet is.
45
94415
1464
ולהימצא היכן שהכדור-הארץ נמצא.
01:47
One more time, ten times further away.
46
95879
2131
עוד פעם, נרחיק עוד פי-10.
01:50
Now we're at Alpha Centauri,
47
98010
1653
כעת אנו באלפא סנטאורי,
01:51
our nearest neighbor star,
48
99663
1240
הכוכב השכן הכי קרוב אלינו,
01:52
and the planet is gone.
49
100903
1349
וכדור-הארץ נעלם.
01:54
All we're seeing is the big beaming image of the star
50
102252
2608
כל מה שרואים היא הדמות
הענקית הקורנת של השמש
הענקית הקורנת של השמש
01:56
that's ten billion times brighter than the planet,
51
104860
2957
הזוהרת פי-10 מיליארד מאשר כדור-הארץ,
01:59
which should be in that little red circle.
52
107817
1806
האמור להימצא בתוך העיגול האדום הקטן.
02:01
That's what we want to see. That's why it's hard.
53
109623
2200
דבר כזה אנו רוצים
לראות ולכן זה כה קשה.
לראות ולכן זה כה קשה.
02:03
The light from the star is diffracting.
54
111823
2320
האור מהשמש נשבר.
02:06
It's scattering inside the telescope,
55
114143
1741
הוא מתפזר בתוך הטלסקופ,
02:07
creating that very bright image
56
115884
1504
מה שיוצר את הדמות הבוהקת
02:09
that washes out the planet.
57
117388
1752
המאפילה על דמות כוכב-הלכת.
02:11
So to see the planet,
58
119140
1271
לכן כדי לראות את כוכב-הלכת,
02:12
we have to do something about all of that light.
59
120411
2260
עלינו לעשות משהו בקשר לכל האור הזה.
02:14
We have to get rid of it.
60
122671
1231
עלינו להיפטר ממנו.
02:15
I have a lot of colleagues working on
61
123902
1445
רבים מעמיתיי עובדים על
02:17
really amazing technologies to do that,
62
125347
2015
טכנולוגיות באמת מדהימות כדי להשיג זאת,
02:19
but I want to tell you about one today
63
127362
1815
אבל ברצוני לספר לכם על אחת היום
02:21
that I think is the coolest,
64
129177
1497
שלדעתי היא הכי מגניבה,
02:22
and probably the most likely to get us an Earth
65
130674
2200
ושקרוב לוודאי בעלת
הסיכוי הטוב ביותר
הסיכוי הטוב ביותר
02:24
in the next decade.
66
132874
1536
להשיג לנו כוכב-לכת בעשור הבא.
02:26
It was first suggested by Lyman Spitzer,
67
134410
2072
היא הועלתה לראשונה על-ידי ליימן שפיצר,
02:28
the father of the space telescope, in 1962,
68
136482
3160
אבי טלסקופ החלל, ב-1962,
02:31
and he took his inspiration from an eclipse.
69
139642
2116
והוא קיבל את השראתו מליקוי-חמה.
02:33
You've all seen that. That's a solar eclipse.
70
141758
2183
כולכם כבר ראיתם זאת. זהו ליקוי-חמה.
02:35
The moon has moved in front of the sun.
71
143941
2040
הירח ניצב בחזית פני השמש.
02:37
It blocks out most of the light
72
145981
1760
הוא חוסם את רוב האור
02:39
so we can see that dim corona around it.
73
147741
2376
ולכן אנו יכולים לראות
את ההילה העמומה סביבו.
את ההילה העמומה סביבו.
02:42
It would be the same thing if I put my thumb up
74
150117
1663
יהיה זה אותו הדבר אם אחסום
02:43
and blocked that spotlight
that's getting right in my eye,
that's getting right in my eye,
75
151780
2585
באמצעות האגודל את אלומת
האור הנכנסת ישר לעיניי,
האור הנכנסת ישר לעיניי,
02:46
I can see you in the back row.
76
154365
1912
אני יכול לראותכם בשורה האחרונה.
02:48
Well, what's going on?
77
156277
1302
אז מה קורה כאן?
02:49
Well the moon
78
157579
1945
הירח מטיל צל
02:51
is casting a shadow down on the Earth.
79
159524
2415
למטה על כדור-הארץ.
02:53
We put a telescope or a camera in that shadow,
80
161939
3235
אנו מציבים טלסקופ או מצלמה בתוך אותו צל,
02:57
we look back at the sun,
81
165174
1511
מביטים בחזרה אל השמש,
02:58
and most of the light's been removed
82
166685
1640
ובגלל שרוב האור חסום,
03:00
and we can see that dim, fine structure
83
168325
2090
ניתן לראות את המבנה העמום והעדין
03:02
in the corona.
84
170415
1275
בתוך ההילה.
03:03
Spitzer's suggestion was we do this in space.
85
171690
2667
שפיצר הציע שנבצע זאת בחלל.
03:06
We build a big screen, we fly it in space,
86
174357
2777
נבנה מסך גדול, נטיס אותו לחלל,
03:09
we put it up in front of the star,
87
177134
2047
נציב אותו בחזית הכוכב,
03:11
we block out most of the light,
88
179181
1784
נחסום את מרבית האור,
03:12
we fly a space telescope in
that shadow that's created,
that shadow that's created,
89
180965
3016
נטיס טלסקופ חלל
אל תוך אותו צל שנוצר,
אל תוך אותו צל שנוצר,
03:15
and boom, we get to see planets.
90
183981
1777
והנה, נצליח לראות כוכבי-לכת.
03:17
Well that would look something like this.
91
185758
2663
זה ייראה בערך כך.
03:20
So there's that big screen,
92
188421
1589
הנה אותו מסך גדול, אבל
03:22
and there's no planets,
93
190010
875
אין כוכבי-לכת,
03:22
because unfortunately it doesn't
actually work very well,
actually work very well,
94
190885
2504
כי לצערי זה לא כל-כך עובד טוב,
03:25
because the light waves of the light and waves
95
193389
2920
בגלל גלי האור שנשברים
03:28
diffracts around that screen
96
196309
1680
בהיקף המסך
03:29
the same way it did in the telescope.
97
197989
1784
באותו אופן שזה קרה בטלסקופ.
03:31
It's like water bending around a rock in a stream,
98
199773
3137
זה כמו שזרם מים מתעקם ליד סלע,
03:34
and all that light just destroys the shadow.
99
202910
1790
וכל זה פשוט הורס את הצל.
03:36
It's a terrible shadow. And we can't see planets.
100
204700
2673
זהו צל גרוע ואי-אפשר לראות כוכבי-לכת.
03:39
But Spitzer actually knew the answer.
101
207373
1767
אבל שפיצר בעצם ידע את התשובה.
03:41
If we can feather the edges, soften those edges
102
209140
2505
אם נחליק את הקצוות, נרכך אותן
03:43
so we can control diffraction,
103
211645
1766
כך שנוכל לשלוט בשבירת האור,
03:45
well then we can see a planet,
104
213411
1715
ואז נוכל לראות כוכב-לכת.
03:47
and in the last 10 years or so we've come up
105
215126
1799
ב-10 השנים האחרונות, עלינו על
03:48
with optimal solutions for doing that.
106
216925
2044
פיתרונות אופטימליים
כדי להשיג זאת.
כדי להשיג זאת.
03:50
It looks something like that.
107
218969
3532
זה נראה בערך כך.
03:54
We call that our flower petal starshade.
108
222501
2345
אנו קוראים לזה מחסה-שמש
בצורת עלי-כותרת.
בצורת עלי-כותרת.
03:56
If we make the edges of those petals exactly right,
109
224846
2960
אם אנו יוצרים את קצוות
עלי-הכותרת בצורה המדוייקת,
עלי-הכותרת בצורה המדוייקת,
03:59
if we control their shape,
110
227806
1424
אם אנו שולטים על צורתם,
04:01
we can control diffraction,
111
229230
1558
אפשר לשלוט על השבירה,
04:02
and now we have a great shadow.
112
230788
1446
ואז יש לנו צל נפלא.
04:04
It's about 10 billion times dimmer than it was before,
113
232234
2644
הוא בערך פי-10 מיליארד
יותר עמום ממה שהיה קודם,
יותר עמום ממה שהיה קודם,
04:06
and we can see the planets beam out just like that.
114
234878
3446
וכך ניתן לראות בקלות
את אור כוכבי-הלכת.
את אור כוכבי-הלכת.
04:10
That, of course, has to be bigger than my thumb.
115
238324
1858
זה צריך להיות יותר גדול מהאגודל שלי.
04:12
That starshade is about
116
240182
1458
מחסה השמש הזה,
04:13
the size of half a football field
117
241640
1576
גודלו כמחצית מגרש כדורגל
04:15
and it has to fly 50,000 kilometers
away from the telescope
away from the telescope
118
243216
3590
ועליו לטוס 50 אלף ק"מ הרחק מהטלסקופ,
04:18
that has to be held right in its shadow,
119
246806
2060
שצריך להחזיקו בדיוק בתוך צל המחסה,
04:20
and then we can see those planets.
120
248866
1964
ואז נוכל לראות את כוכבי-הלכת.
04:22
This sounds formidable,
121
250830
1408
זה נשמע דמיוני,
04:24
but brilliant engineers, colleagues of mine at JPL,
122
252238
3008
אבל מהנדסים מבריקים,
שהם עמיתיי במעבדת הנעה סילונית,
שהם עמיתיי במעבדת הנעה סילונית,
04:27
came up with a fabulous design for how to do that
123
255246
2880
עיצבו משהו מהאגדות שיאפשר זאת
04:30
and it looks like this.
124
258126
1074
וזה נראה כך.
04:31
It starts wrapped around a hub.
125
259200
1788
המחסה מתחיל במצב מקופל סביב טבור.
04:32
It separates from the telescope.
126
260988
1979
הוא משתחרר מהטלסקופ.
04:34
The petals unfurl, they open up,
127
262967
2271
עלי-הכותרת נפרשים, הם נפתחים,
04:37
the telescope turns around.
128
265238
1760
הטלסקופ מסתובב.
04:38
Then you'll see it flip and fly out
129
266998
2144
ואז נראה אותו מסבסב וטס משם
04:41
that 50,000 kilometers away from the telescope.
130
269142
3215
למרחק 50 אלף ק"מ מהטלסקופ.
04:44
It's going to move in front of the star
131
272357
2470
הוא יתמקם מול הכוכב
04:46
just like that, creates a wonderful shadow.
132
274827
3283
ממש כך, ייצור צל נפלא,
04:50
Boom, we get planets orbiting about it.
133
278110
3804
והנה, נראה כוכבי-לכת חגים סביבו.
04:53
(Applause)
134
281914
1724
(מחיאות כפיים)
04:55
Thank you.
135
283638
2359
תודה.
04:57
That's not science fiction.
136
285997
1953
זה לא מדע בדיוני.
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
אנו עובדים על זה במשך 5 או 6 שנים.
05:02
Last summer, we did a really cool test
138
290513
2603
בקיץ האחרון, עשינו ניסיון משגע
05:05
out in California at Northrop Grumman.
139
293116
2439
בחברת נורתרופ-גרומן בקליפורניה.
05:07
So those are four petals.
140
295555
1583
הנה ארבעת עלי-הכותרת.
05:09
This is a sub-scale star shade.
141
297138
1712
זהו דגם מוקטן של המחסה.
05:10
It's about half the size of the one you just saw.
142
298850
2497
גודלו כמחצית ממה שראיתם קודם.
05:13
You'll see the petals unfurl.
143
301347
1460
תראו את עלי-הכותרת נפתחים.
05:14
Those four petals were built by four undergraduates
144
302807
2067
ארבעה סטודנטים בנו את ארבעת
05:16
doing a summer internship at JPL.
145
304874
2415
עלי-הכותרת האלה בזמן
התמחות קיץ במעבדה שלנו.
התמחות קיץ במעבדה שלנו.
05:19
Now you're seeing it deploy.
146
307289
1246
כעת רואים אותם נפתחים.
05:20
Those petals have to rotate into place.
147
308535
1982
הם צריכים להסתובב ולהגיע למקומם.
05:22
The base of those petals
148
310517
1170
הבסיס של עלי-הכותרת
05:23
has to go to the same place every time
149
311687
2373
צריך להגיע לאותו מקום בכל פעם
05:26
to within a tenth of a millimeter.
150
314060
1623
בדיוק של עשירית המילימטר.
05:27
We ran this test 16 times,
151
315683
1760
ביצענו את הניסוי הזה 16 פעמים,
05:29
and 16 times it went into the exact same place
152
317443
2839
ובכל הפעמים הוא
הגיע בדיוק לאותו מקום
הגיע בדיוק לאותו מקום
05:32
to a tenth of a millimeter.
153
320282
1441
בדיוק של עשירית המ"מ.
05:33
This has to be done very precisely,
154
321723
1932
זה צריך להתבצע בדיוק מירבי,
05:35
but if we can do this, if we can build this technology,
155
323655
2508
אבל אם אנו מסוגלים לעשות
זאת ולבנות טכנולוגיה כזו,
זאת ולבנות טכנולוגיה כזו,
05:38
if we can get it into space,
156
326163
1484
ואם אנו מסוגלים להביא את זה לחלל,
05:39
you might see something like this.
157
327647
1801
ייתכן ונראה משהו כזה.
05:41
That's a picture of one our nearest neighbor stars
158
329448
2272
זו תמונה של אחד מהכוכבים
הכי קרובים אלינו
הכי קרובים אלינו
05:43
taken with the Hubble Space Telescope.
159
331720
2594
שצולמה מטלסקופ האבל.
05:46
If we can take a similar space telescope,
160
334314
2384
אם ניקח טלסקופ דומה,
05:48
slightly larger,
161
336698
1258
קצת יותר גדול,
05:49
put it out there,
162
337956
1422
נמקם אותו שם,
05:51
fly an occulter in front of it,
163
339378
1386
נטיס את המחסה אל מולו,
05:52
what we might see is something like that --
164
340764
2190
ייתכן ונראה משהו כזה --
05:54
that's a family portrait of our
solar system -- but not ours.
solar system -- but not ours.
165
342954
2936
זוהי תמונה משפחתית של
מערכת שמש כמו שלנו -- לא שלנו.
מערכת שמש כמו שלנו -- לא שלנו.
05:57
We're hoping it'll be someone else's solar system
166
345890
2522
אנו מקווים שזו תהיה
מערכת שמש אחרת
מערכת שמש אחרת
06:00
as seen through an occulter,
167
348412
1632
כפי שנראית בעזרת המחסה שלנו,
06:02
through a starshade like that.
168
350044
1070
בעזרת מחסה-שמש כמו זה.
06:03
You can see Jupiter, you can see Saturn,
169
351114
2025
ניתן לראות את צדק, את שבתאי,
06:05
Uranus, Neptune, and right there in the center,
170
353139
2623
אורנוס, נפטון, ושם במרכז,
06:07
next to the residual light
171
355762
1340
ליד האור שנותר, רואים את
06:09
is that pale blue dot. That's Earth.
172
357102
1905
הנקודה הכחולה החיוורת.
זהו כדור-הארץ.
זהו כדור-הארץ.
06:11
We want to see that, see if there's water,
173
359007
2374
אנו רוצים לבדוק אחד כזה,
לבדוק אם יש עליו מים,
לבדוק אם יש עליו מים,
06:13
oxygen, ozone,
174
361381
1405
חמצן, אוזון,
06:14
the things that might tell us that it could harbor life.
175
362786
2523
דברים העשויים לומר
לנו שייתכן ויש שם חיים.
לנו שייתכן ויש שם חיים.
06:17
I think this is the coolest possible science.
176
365309
2409
אני חושב שזהו המדע הכי מרגש שקיים.
06:19
That's why I got into doing this,
177
367718
1653
זו הסיבה שנכנסתי לזה,
06:21
because I think that will change the world.
178
369371
1970
כי אני חושב שזה ישנה את עולמנו.
06:23
That will change everything when we see that.
179
371341
2438
הכל ישתנה ברגע שנראה דבר כזה.
06:25
Thank you.
180
373779
1586
תודה.
06:27
(Applause)
181
375365
4000
(מחיאות כפיים)
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