TED2014
Jeremy Kasdin: The flower-shaped starshade that might help us detect Earth-like planets
Джеремі Касдін: Зоряний абажур у формі квітки, який може допомогти виявити планети, подібні до Землі.
Filmed:
Readability: 3.4
1,421,022 views
Астрономи вірять, що кожна зірка в Галактиці має планету, а на 20% з них може існувати життя. Ми просто не бачили жодної з них. Поки що. Джеремі Касдін і його команда хочуть це змінити, розробивши неординарне обладнання: «зоряний абажур» у формі квітки, яка, віддаляючись від телескопа на 50 000 км, дасть змогу фотографувати планети. Це, за його словами, «найкрутіша наука».
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
Всесвіт заповнений планетами.
00:16
I want us, in the next decade,
1
4118
1876
Я хочу, щоб ми
в наступному десятилітті,
в наступному десятилітті,
00:17
to build a space telescope that'll be able to image
2
5994
2393
створили космічний телескоп,
здатний отримати зображення
здатний отримати зображення
00:20
an Earth about another star
3
8387
2101
Землі біля іншої зірки
00:22
and figure out whether it can harbor life.
4
10488
2744
і з'ясувати, чи може вона
підтримати життя.
підтримати життя.
00:25
My colleagues at the NASA
Jet Propulsion Laboratory
Jet Propulsion Laboratory
5
13232
2160
Мої колеги з Прінстонської
Лабораторії реактивного руху НАСА
Лабораторії реактивного руху НАСА
00:27
at Princeton and I are working on technology
6
15392
2861
і я працюємо над технологією,
00:30
that will be able to do just that in the coming years.
7
18253
3538
яка зможе зробити це в найближчі роки.
00:33
Astronomers now believe that every star
8
21791
1985
Астрономи вірять, що в кожної зірки в галактиці
00:35
in the galaxy has a planet,
9
23776
1940
є планета,
00:37
and they speculate that up to one fifth of them
10
25716
2276
і вони вважають, що до 20% з них мають
00:39
have an Earth-like planet
11
27992
1076
планети, подібні до Землі,
00:41
that might be able to harbor life,
12
29068
1692
на яких може існувати життя,
00:42
but we haven't seen any of them.
13
30760
1762
але ми не бачили жодної з них.
00:44
We've only detected them indirectly.
14
32522
2738
Ми тільки побічно виявили їх.
00:47
This is NASA's famous picture of the pale blue dot.
15
35260
3233
Це відома фотографія НАСА
«Світло-блакитна точка».
«Світло-блакитна точка».
00:50
It was taken by the Voyager spacecraft in 1990,
16
38493
2797
Її зробив космічний зонд Voyager у 1990 році,
00:53
when they turned it around as
it was exiting the solar system
it was exiting the solar system
17
41290
2758
коли його розвернули
при виході з Сонячної системи,
при виході з Сонячної системи,
00:56
to take a picture of the Earth
18
44048
1712
щоб сфотографувати Землю з відстані 6 млрд. км.
00:57
from six billion kilometers away.
19
45760
2322
01:00
I want to take that
20
48082
1568
Я хочу зробити це для планети, подібної до Землі,
01:01
of an Earth-like planet about another star.
21
49650
2582
поруч з іншою зіркою.
01:04
Why haven't we done that? Why is that hard?
22
52232
2400
Чому ми цього ще не зробили?
Чому це важко?
Чому це важко?
01:06
Well to see, let's imagine we take
23
54632
1422
Щоб зрозуміти, треба уявити,
01:08
the Hubble Space Telescope
24
56054
1946
що ми беремо
космічний телескоп Хаббл,
космічний телескоп Хаббл,
01:10
and we turn it around and we move it out
25
58000
1698
повертаємо його і переміщаємо на орбіту Марса.
01:11
to the orbit of Mars.
26
59698
1534
Ми побачимо щось таке,
01:13
We'll see something like that,
27
61232
1208
01:14
a slightly blurry picture of the Earth,
28
62440
2068
злегка розмите фото Землі,
тому що в нас досить маленький телескоп
01:16
because we're a fairly small telescope
29
64508
2321
01:18
out at the orbit of Mars.
30
66829
1539
поза орбітою Марса.
01:20
Now let's move ten times further away.
31
68368
2016
Тепер віддалимося в 10 разів.
01:22
Here we are at the orbit of Uranus.
32
70384
1936
Ми на орбіті Урана.
01:24
It's gotten smaller, it's got less detail, less resolve.
33
72320
2486
Вона стала менша, не така детальна і чітка.
01:26
We can still see the little moon,
34
74806
1785
Ми ще можемо бачити маленький місяць,
01:28
but let's go ten times further away again.
35
76591
2113
але віддалимося знову в десять разів.
01:30
Here we are at the edge of the solar system,
36
78704
1731
Ось ми на краю Сонячної системи,
01:32
out at the Kuiper Belt.
37
80435
1298
на поясі Койпера.
01:33
Now it's not resolved at all.
38
81733
1706
Тепер вона зовсім нечітка.
01:35
It's that pale blue dot of Carl Sagan's.
39
83439
2664
Це та світло-блакитна точка
Карла Сагана.
Карла Сагана.
01:38
But let's move yet again ten times further away.
40
86103
2200
Але давайте знову віддалимося.
01:40
Here we are out at the Oort Cloud,
41
88303
1624
Тепер ми на Хмарі Оорта, поза Сонячною системою,
01:41
outside the solar system,
42
89927
1560
01:43
and we're starting to see the sun
43
91487
1616
і ми починаємо бачити Сонце, що з'являється в полі зору
01:45
move into the field of view
44
93103
1312
01:46
and get into where the planet is.
45
94415
1464
і наближається до планети.
01:47
One more time, ten times further away.
46
95879
2131
Знову віддалимося в десять разів.
01:50
Now we're at Alpha Centauri,
47
98010
1653
Ось ми в системі Альфа Центавра, на найближчій зірці,
01:51
our nearest neighbor star,
48
99663
1240
01:52
and the planet is gone.
49
100903
1349
і планета пропала. Все, що ми бачимо -
01:54
All we're seeing is the big beaming image of the star
50
102252
2608
велике променисте зображення зірки,
01:56
that's ten billion times brighter than the planet,
51
104860
2957
яке в 10 млн. разів яскравіше, ніж планета,
01:59
which should be in that little red circle.
52
107817
1806
яка повинна бути в червоному колі.
02:01
That's what we want to see. That's why it's hard.
53
109623
2200
Ось це ми хочемо бачити.
Ось тому це важко.
Ось тому це важко.
02:03
The light from the star is diffracting.
54
111823
2320
Світло від зірки заломлюється.
02:06
It's scattering inside the telescope,
55
114143
1741
Воно розсіюється всередині телескопа,
02:07
creating that very bright image
56
115884
1504
створюючи дуже яскраве зображення,
02:09
that washes out the planet.
57
117388
1752
яке затьмарює планету.
02:11
So to see the planet,
58
119140
1271
Щоб побачити планету,
02:12
we have to do something about all of that light.
59
120411
2260
ми мусимо щось вдіяти з цим світлом.
02:14
We have to get rid of it.
60
122671
1231
Позбутися його.
02:15
I have a lot of colleagues working on
61
123902
1445
Багато моїх колег працюють
02:17
really amazing technologies to do that,
62
125347
2015
над дивовижними
технологіями для цього,
технологіями для цього,
02:19
but I want to tell you about one today
63
127362
1815
але я розповім вам сьогодні про одну,
яку я вважаю найкращою,
02:21
that I think is the coolest,
64
129177
1497
02:22
and probably the most likely to get us an Earth
65
130674
2200
і ймовірно, вона «дасть нам Землю»
02:24
in the next decade.
66
132874
1536
в наступному десятилітті.
02:26
It was first suggested by Lyman Spitzer,
67
134410
2072
Першим її запропонував Ліман Шпітцер,
02:28
the father of the space telescope, in 1962,
68
136482
3160
батько космічного телескопа, в 1962.
02:31
and he took his inspiration from an eclipse.
69
139642
2116
Його надихнуло затемнення.
02:33
You've all seen that. That's a solar eclipse.
70
141758
2183
Ви всі бачили його. Затемнення Сонця.
02:35
The moon has moved in front of the sun.
71
143941
2040
Місяць став перед Сонцем
02:37
It blocks out most of the light
72
145981
1760
і заблокував більшість світла,
02:39
so we can see that dim corona around it.
73
147741
2376
тому бачимо тьмяну корону навколо.
02:42
It would be the same thing if I put my thumb up
74
150117
1663
Те ж саме, якщо я наведу палець
02:43
and blocked that spotlight
that's getting right in my eye,
that's getting right in my eye,
75
151780
2585
і заблокую той прожектор,
який світить мені в око,
який світить мені в око,
02:46
I can see you in the back row.
76
154365
1912
я можу побачити глядачів в останньому ряду.
02:48
Well, what's going on?
77
156277
1302
Що ж відбувається?
02:49
Well the moon
78
157579
1945
Місяць кидає тінь вниз на Землю.
02:51
is casting a shadow down on the Earth.
79
159524
2415
02:53
We put a telescope or a camera in that shadow,
80
161939
3235
Ми використовуємо
телескоп або камеру в тіні,
телескоп або камеру в тіні,
02:57
we look back at the sun,
81
165174
1511
озираємося на Сонце,
02:58
and most of the light's been removed
82
166685
1640
більшості світла ми позбулися,
03:00
and we can see that dim, fine structure
83
168325
2090
натомість бачимо тьмяну,
тонку структуру
тонку структуру
03:02
in the corona.
84
170415
1275
в сонячній короні.
03:03
Spitzer's suggestion was we do this in space.
85
171690
2667
Шпітцер запропонував
зробити так у космосі.
зробити так у космосі.
03:06
We build a big screen, we fly it in space,
86
174357
2777
Створити велику ширму,
відправити її в космос,
відправити її в космос,
03:09
we put it up in front of the star,
87
177134
2047
розмістити перед зіркою,
03:11
we block out most of the light,
88
179181
1784
заблокувати більшість світла,
03:12
we fly a space telescope in
that shadow that's created,
that shadow that's created,
89
180965
3016
розмістити телескоп у створеному затінку -
03:15
and boom, we get to see planets.
90
183981
1777
і бах, можна бачити планети.
03:17
Well that would look something like this.
91
185758
2663
Це виглядало б приблизно так.
03:20
So there's that big screen,
92
188421
1589
Отже, це та велика ширма,
03:22
and there's no planets,
93
190010
875
і тут немає планет,
03:22
because unfortunately it doesn't
actually work very well,
actually work very well,
94
190885
2504
оскільки, насправді,
це працює не так добре,
це працює не так добре,
03:25
because the light waves of the light and waves
95
193389
2920
тому що світлові хвилі
03:28
diffracts around that screen
96
196309
1680
заломлюються навколо ширми
03:29
the same way it did in the telescope.
97
197989
1784
так само, як і в телескопі.
03:31
It's like water bending around a rock in a stream,
98
199773
3137
Це схоже на воду, що обтікає камінь у потічку,
03:34
and all that light just destroys the shadow.
99
202910
1790
і це світло руйнує тінь.
03:36
It's a terrible shadow. And we can't see planets.
100
204700
2673
Це жахлива тінь.
І ми не можемо побачити планети.
І ми не можемо побачити планети.
03:39
But Spitzer actually knew the answer.
101
207373
1767
Але Шпітцер знав відповідь.
03:41
If we can feather the edges, soften those edges
102
209140
2505
Якщо ми можемо затупляти кути,
пом'якшувати їх -
пом'якшувати їх -
03:43
so we can control diffraction,
103
211645
1766
можемо контролювати
заломлення,
заломлення,
03:45
well then we can see a planet,
104
213411
1715
то зможемо і побачити планету.
03:47
and in the last 10 years or so we've come up
105
215126
1799
За останні 10 років
ми знайшли оптимальні рішення.
03:48
with optimal solutions for doing that.
106
216925
2044
03:50
It looks something like that.
107
218969
3532
Це виглядає приблизно так.
03:54
We call that our flower petal starshade.
108
222501
2345
Ми називаємо цю квіткову форму
зоряним абажуром.
зоряним абажуром.
03:56
If we make the edges of those petals exactly right,
109
224846
2960
Якщо ми зробимо кути цих пелюсток
ідеально правильними
ідеально правильними
03:59
if we control their shape,
110
227806
1424
і проконтролюємо їхню форму -
04:01
we can control diffraction,
111
229230
1558
то зможемо регулювати заломлення
04:02
and now we have a great shadow.
112
230788
1446
і отримаємо ідеальну тінь.
04:04
It's about 10 billion times dimmer than it was before,
113
232234
2644
Вона в 10 мільярдів разів тьмяніша,
ніж була до цього,
ніж була до цього,
04:06
and we can see the planets beam out just like that.
114
234878
3446
і ми можемо без пробле побачити,
як світяться планети.
як світяться планети.
04:10
That, of course, has to be bigger than my thumb.
115
238324
1858
Зоряний абажур, звичайно, має бути більший
за мій великий палець.
за мій великий палець.
04:12
That starshade is about
116
240182
1458
Він завбільшки майже
04:13
the size of half a football field
117
241640
1576
як половина футбольного поля
04:15
and it has to fly 50,000 kilometers
away from the telescope
away from the telescope
118
243216
3590
і мусить бути розташований
за 50 000 км від телескопа,
за 50 000 км від телескопа,
04:18
that has to be held right in its shadow,
119
246806
2060
який повинен перебувати
в цьому затінку.
в цьому затінку.
04:20
and then we can see those planets.
120
248866
1964
І тоді ми зможемо побачити ці планети.
04:22
This sounds formidable,
121
250830
1408
Здається складно,
04:24
but brilliant engineers, colleagues of mine at JPL,
122
252238
3008
але прекрасні інженери,
мої колеги з ЛРР,
мої колеги з ЛРР,
04:27
came up with a fabulous design for how to do that
123
255246
2880
придумали приголомшливий дизайн
для того, щоб зробити це,
для того, щоб зробити це,
і він виглядає так.
04:30
and it looks like this.
124
258126
1074
04:31
It starts wrapped around a hub.
125
259200
1788
Пелюстки закручені навколо центру.
04:32
It separates from the telescope.
126
260988
1979
Потім відбувається відділення від телескопа.
04:34
The petals unfurl, they open up,
127
262967
2271
Пелюстки розкручуються,
вони відкриваються,
вони відкриваються,
04:37
the telescope turns around.
128
265238
1760
телескоп повертається.
04:38
Then you'll see it flip and fly out
129
266998
2144
Потім ви бачите розворот
і переліт на відстань 50 000 км від телескопа.
04:41
that 50,000 kilometers away from the telescope.
130
269142
3215
04:44
It's going to move in front of the star
131
272357
2470
Він пролітає перед зіркою
ось таким чином
ось таким чином
04:46
just like that, creates a wonderful shadow.
132
274827
3283
і створює чудову тінь.
04:50
Boom, we get planets orbiting about it.
133
278110
3804
Бах, ми бачимо планети, які
обертаються навколо "квітки".
обертаються навколо "квітки".
04:53
(Applause)
134
281914
1724
[Оплески]
04:55
Thank you.
135
283638
2359
Дякую.
04:57
That's not science fiction.
136
285997
1953
Це не наукова фантастика.
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
Ми працювали над цим
останні 5-6 років.
останні 5-6 років.
05:02
Last summer, we did a really cool test
138
290513
2603
Торік улітку
ми провели класний тест
ми провели класний тест
05:05
out in California at Northrop Grumman.
139
293116
2439
в Каліфорнії
в компанії Northrop Grumman.
в компанії Northrop Grumman.
05:07
So those are four petals.
140
295555
1583
Це чотири пелюстки.
05:09
This is a sub-scale star shade.
141
297138
1712
Нижче - зменшена копія абажура.
05:10
It's about half the size of the one you just saw.
142
298850
2497
Вона вдвічі менша за ту,
яку ви тільки що бачили.
яку ви тільки що бачили.
05:13
You'll see the petals unfurl.
143
301347
1460
Ось пелюстки розкриваються.
05:14
Those four petals were built by four undergraduates
144
302807
2067
Ці чотири пелюстки були
зроблені чотирма магістрантами,
зроблені чотирма магістрантами,
05:16
doing a summer internship at JPL.
145
304874
2415
що перебували на літній практиці в ЛРР.
05:19
Now you're seeing it deploy.
146
307289
1246
Ось вони розкриваються.
05:20
Those petals have to rotate into place.
147
308535
1982
Ці пелюстки мусять обертатися на місці.
05:22
The base of those petals
148
310517
1170
Основа пелюсток
05:23
has to go to the same place every time
149
311687
2373
має повертатися щоразу
на те саме місце
на те саме місце
05:26
to within a tenth of a millimeter.
150
314060
1623
з точністю до десятої частини міліметра.
05:27
We ran this test 16 times,
151
315683
1760
Ми проводили цей тест 16 разів,
05:29
and 16 times it went into the exact same place
152
317443
2839
і 16 разів вони ставали на місце
05:32
to a tenth of a millimeter.
153
320282
1441
з точністю до десятої частини міліметра.
05:33
This has to be done very precisely,
154
321723
1932
Все має бути зроблено дуже точно,
05:35
but if we can do this, if we can build this technology,
155
323655
2508
але якщо ми зможемо створити цю технологію,
05:38
if we can get it into space,
156
326163
1484
розмістити абажур в космосі,
05:39
you might see something like this.
157
327647
1801
то ви побачите щось таке.
05:41
That's a picture of one our nearest neighbor stars
158
329448
2272
Це фото однієї з найближчих зірок,
05:43
taken with the Hubble Space Telescope.
159
331720
2594
зроблене космічним телескопом Хаббл.
05:46
If we can take a similar space telescope,
160
334314
2384
Якщо ми візьмемо
схожий космічний телескоп,
схожий космічний телескоп,
05:48
slightly larger,
161
336698
1258
трохи більший за розміром,
05:49
put it out there,
162
337956
1422
розмістимо його там,
05:51
fly an occulter in front of it,
163
339378
1386
розкриємо ширму перед ним,
05:52
what we might see is something like that --
164
340764
2190
то побачимо щось таке -
05:54
that's a family portrait of our
solar system -- but not ours.
solar system -- but not ours.
165
342954
2936
це сімейний портрет
сонячної системи - але не нашої.
сонячної системи - але не нашої.
05:57
We're hoping it'll be someone else's solar system
166
345890
2522
Ми сподіваємося, це буде
якась інша сонячна система,
якась інша сонячна система,
06:00
as seen through an occulter,
167
348412
1632
видима завдяки затемненню
06:02
through a starshade like that.
168
350044
1070
через зоряний абажур.
06:03
You can see Jupiter, you can see Saturn,
169
351114
2025
Ви бачите Юпітер, Сатурн,
06:05
Uranus, Neptune, and right there in the center,
170
353139
2623
Уран, Нептун і прямо там в центрі,
06:07
next to the residual light
171
355762
1340
поруч із залишковим світлом
06:09
is that pale blue dot. That's Earth.
172
357102
1905
знаходиться та світло-блакитна точка.
Це Земля.
Це Земля.
06:11
We want to see that, see if there's water,
173
359007
2374
Ми хочемо побачити її,
і чи є там вода,
і чи є там вода,
06:13
oxygen, ozone,
174
361381
1405
кисень, озон,
06:14
the things that might tell us that it could harbor life.
175
362786
2523
те, що може підказати нам
можливість життя.
можливість життя.
06:17
I think this is the coolest possible science.
176
365309
2409
На мою думку,
це найкрутіша наука.
це найкрутіша наука.
06:19
That's why I got into doing this,
177
367718
1653
Я почав нею займатися,
06:21
because I think that will change the world.
178
369371
1970
тому що я вважаю,
що вона змінить світ.
що вона змінить світ.
06:23
That will change everything when we see that.
179
371341
2438
Коли ми це побачимо, зміниться все.
06:25
Thank you.
180
373779
1586
Дякую.
06:27
(Applause)
181
375365
4000
[Оплески]
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