太陽系外惑星を見つけて研究するための将来の取り組みを支援するために、NASAのジェット推進研究所のエンジニアは、太陽系外惑星探査プログラム（ExEP）と連携して、スターシェードの作成に取り組んでいます。配備されると、この革新的な宇宙船は、太陽系外惑星を直接画像化できるように、遠方の星からの不明瞭な光を遮断することにより、次世代の望遠鏡を支援します。
これはかなり簡単に聞こえるかもしれませんが、スターシェードはその仕事を効果的に行うために、いくつかの深刻なフォーメーション飛行に従事する必要もあります。これは、ExEP Webサイトから入手できるStarshade Technology Developmentチーム（別名S5）マイルストーン4レポートが到達した結論でした。レポートに記載されているように、Starshadeは、極端な距離であっても、宇宙望遠鏡と完全に位置合わせする必要があります。
Starshadeの助けなしに、これまでに4000を超える太陽系外惑星が発見されましたが、それらの大多数は間接的な手段を使用して発見されました。最も効果的な方法は、惑星の通過を示す明るさの周期的な落ち込みを遠くの星で観測すること（トランジット法）と、星の動きを前後に測定して惑星系の存在を判別すること（放射速度法）です。
これらの方法は、太陽系外惑星を検出し、それらのサイズ、質量、および軌道周期の正確な推定値を取得するのに効果的ですが、それらの表面の状態がどのようなものであるかを判断する場合、あまり効果的ではありません。これを行うには、科学者はこれらの惑星の大気に関する分光情報を取得できる必要があります。これは、それらが実際に居住可能かどうかを判断するための鍵となります。
小さな岩の惑星（別名「地球のような」）でこれを行う唯一の信頼できる方法は、直接イメージングを使用することです。しかし、星は惑星の大気から反射される光よりも何十億倍も明るくなる可能性があるため、これは非常に難しいプロセスです。スターシェードに入ると、花びらのように宇宙船から広がる日よけを使って、星の明るい光を遮ります。
これにより、宇宙望遠鏡が星を周回する惑星を発見する確率が劇的に向上します。ただし、この方法が機能するためには、2つの宇宙船が最大40,000 km（24,850マイル）離れて飛行するという事実にもかかわらず、2つの宇宙船が1メートル（3フィート）以内に位置合わせされたままである必要があります。彼らは
JPLエンジニアのMichael Bottomが最近のNASAプレスリリースで説明したように、
「スターシェードテクノロジーについて話している距離は、想像するのが難しいものです。スターシェードがドリンクコースターのサイズに縮小された場合、望遠鏡は鉛筆消しゴムのサイズになり、それらは約60マイル[100 km]離れます。ここで、これらの2つのオブジェクトが空間で自由に浮遊していると想像してください。彼らは両方とも、重力やその他の力によるこれらの小さな引っ張りやナッジを経験しており、その距離にわたって、それらを両方とも約2ミリメートル以内に正確に位置合わせすることを試みています。」
S5 Milestone 4レポートは、主に20,000〜40,000 km（12,500〜25,000 mi）の分離範囲と、直径26メートル（85フィート）の色合いを調べました。これらのパラメーターの範囲内で、スターシェード宇宙船は、NASAの広視野赤外線観測望遠鏡（WFIRST）のようなミッションで動作できます。WFIRSTは、直径2.4 m（16.5フィート）の主鏡が中頃に打ち上げられるように設定された望遠鏡です。 -2020年代。
2つの宇宙船間の必要な位置合わせを決定した後、Bottomと彼のチームはWFIRSTなどの望遠鏡がStarshadeが位置合わせからずれたかどうかを判断するための革新的な方法も開発しました。これは、明るいパターンと暗いパターンが望遠鏡の中心に配置されたときと、中心からずれたときを認識することができるコンピュータプログラムを構築することで構成されていました。
Bottomは、極端な距離でも、この手法がスターシェードの位置のわずかな変化を感知するのに非常に効果的であることを発見しました。 JPLエンジニアの仲間であるThibault Flinoisとその同僚は、それ自体が整列し続けることを保証するために、Bottomのプログラムによって提供される情報に依存する一連のアルゴリズムを開発し、Starshadeのスラスタがいつ整列しているかを判断しました。
ボトムの研究と組み合わせて、このレポートは、より大きなスターシェードと望遠鏡が74,000 km（46,000マイル）離れて使用されていたとしても、自動センサーとスラスタ制御を使用して2つの宇宙船を整列させることが可能であることを示しました。自律システムに関する限り革新的ですが、この提案はNASAの科学者たちの長い伝統に基づいています。
NASAのスターシェード技術開発活動のマネージャーであるPhil Willemsは次のように説明しています。
「私にとってこれは、以前の成功を基にして宇宙技術がこれまで以上に並外れたものになったことを示す良い例です。国際宇宙ステーションにカプセルがドッキングするたびに、私たちは宇宙飛行を利用します。しかし、マイケルとティボーはそれをはるかに超えており、地球自体よりも大きなスケールで形成を維持する方法を示しました。」
NASAがこれらの厳しい「フォーメーションセンシングおよびコントロール」要件を満たすことができることを確認することにより、ボトムおよび仲間のJPLエンジニア、ティボーフリノアは、スターシェードミッションが直面する3つのテクノロジーギャップの1つに対処しました。それ自体と望遠鏡の主鏡。
NASAの次世代宇宙望遠鏡の1つとして、今後数年で登場するWFIRSTは、別の形式の遮光テクノロジーを使用する最初のミッションになります。恒星コロナグラフとして知られているこの装置は望遠鏡に組み込まれ、海王星サイズの太陽系外惑星に海王星の画像を直接取り込むことができます。
スターシェードプロジェクトの飛行はまだ承認されていませんが、2020年代後半までにWFIRSTと協力して派遣される可能性があります。フォーメーションフライングの要件を満たすことは、プロジェクトが実行可能であることを実証するための1つのステップにすぎません。 NASA JPLの厚意により、スターシェードミッションがどのように機能するかを説明したこのクールなビデオを必ずチェックしてください。
