A távolság és a technológiai korlátok
Az űr rendkívüli mérete és a fénysebességnél gyorsabb utazás vagy kommunikáció lehetetlensége nagyon komoly korlátokat jelent, így elméletben is legfeljebb csak a Naphoz közeli csillagokat érhetnénk el akár csak egy szondával is egy emberöltőn belül. A többsejtű élet és a stabil légkör szempontjából is csak a Naphoz hasonló méretű és hőmérsékletű csillagok jönnek szóba, ezért főként a körülbelül 30 fényéven belül elhelyezkedő, nap-típusú, mintegy 60 csillag lehet a leghasznosabb célpontunk. Ezek körül keresik meg a Földhöz hasonló bolygókat, amelyek pozícióban és felszíni hőmérsékletben is megfelelnek – itt lehet egyszerre kőzetbolygó és folyékony víz.
Tű a szénakazalban – a megfigyelés kihívásai
Egy ilyen Föld-szerű exobolygó közvetlen megpillantása óriási technikai kihívás, hiszen az azt körülvevő csillag legalább egymilliószor fényesebb magánál a bolygónál. A távcső felbontását az optikai elmélet szerint a tükör mérete és a megfigyelt fény hullámhossza határozza meg.
A Földhöz hasonló hőmérsékletű bolygók 10 mikrométeres – azaz a hajszálnál kicsit rövidebb – hullámhosszon sugározzák a legtöbb fényt. Ilyen hullámhosszon egy bolygó elkülönítéséhez 30 fényév távolságban legalább 20 méteres fénygyűjtő távcső kellene – ráadásul az egésznek az űrben kellene lennie, mert a légkör rontja a képet. A James Webb-űrtávcső (James Webb Space Telescope, JWST) átmérője csupán 6,5 méter, és már az is a jelenlegi technológia határait feszegette az indításkor.
Különböző ötletek és zsákutcák
Alternatív megoldásként felmerült több kisebb távcső összehangolása, hogy elérjék a nagy átmérőt – de jelenleg lehetetlen olyan precízen beállítani az űrszondákat, ahogy azt a molekulányi pontosság megkövetelné. Más javaslatok rövidebb hullámhosszon dolgoznának, kisebb távcsővel is elérve a kívánt felbontást, ám ekkor a nap-szerű csillag már tízmilliárdszor fényesebb lenne, így a bolygó teljesen eltűnne az árnyékában.
Felmerült a „csillagárnyékoló” (starshade) koncepció is, ahol egy több tízméteres árnyékoló űrszonda eltakarja a csillagot, de nem a bolygót – csakhogy a kettős űrhajóindítás és manőverezés óriási üzemanyagigénnyel járna.
A téglalap forradalma
Egy új javaslat szerint a kör alakú helyett téglalap alakú, 1×20 méteres tükörrel rendelkező űrtávcső jelenthetné a megoldást, nagyjából a JWST méretéhez hasonlóan, ugyanabban az infravörös (10 mikrométeres) tartományban. A hosszú oldallal a csillag–bolygó-tengelyre fordítható távcső segítségével szétválaszthatók az égitestek – a tükör forgatásával bármilyen pozícióban megtalálható a bolygó a rendszerben.
A koncepció szerint 30 fényéven belül a nap-típusú csillagoknál lévő Föld-szerű bolygók felét felfedezhetnék kevesebb mint három év alatt. Ha minden ilyen csillag körül van egy lakható bolygó, akár 30 érdekes célpontunk is lehetne – ezek közül pedig további vizsgálatokkal ki lehetne szűrni azokat is, amelyek légköre például oxigént, azaz az élet jelenlétére utaló gázokat tartalmaz.
Összességében elmondható, hogy a téglalap alakú távcső áttörést hozhat a Föld 2.0 keresésében – és egyszer talán valóban elküldhetünk egy szondát, amely képeket küld vissza az új „otthonról”.
