Флагман астрореволюции

Александр Гурьянов
(«ХиЖ», 2022, №1)

Прямо перед Новым годом началась новая эра наблюдательной астрономии: с космодрома Куру во французской Гвиане наконец запущен инфракрасный телескоп имени Джеймса Уэбба (James Webb Space Telescope, JWST). Эта космическая обсерватория нового поколения разработана НАСА при участии Канадского и Европейского космических агентств. Ее создали тысячи ученых и инженеров из нескольких сотен компаний и организаций семнадцати стран мира.


pic_2022_01_02.jpg

Так выглядит телескоп им. Дж. Уэбба. Внизу — платформа, над ней расположен пятислойный экран, защищающий от Солнца. Выше — система зеркал. Посередине рисунка самое большое, главное зеркало, на штангах, уходящих вправо, закреплено второе зеркало, а третье, самое маленькое, расположилось внутри конструкции

NASA GSFC/CIL/Adriana Manrique Gutierrez


Уравновешенный телескоп

Теперь у «Уэбба» наступили критические двадцать девять дней. Он исполнит самую сложную последовательность развертывания, когда-либо предпринятую в космосе. Как только ввод в эксплуатацию будет завершен, мы увидим впечатляющие изображения, которые поразят ваше воображение.

Грегори Робинсон, НАСА

Еще в 2002 году этот самый крупный и сложный из космических телескопов назвали именем второго по счету директора НАСА. Во время его руководства (1961—1968) США достигли успеха в выполнении программы «Аполлон». За долгие годы строительства телескопа создан десяток новейших технологий двойного назначения. Например, методы прецизионного управления фасетками большого зеркала ныне успешно применяют при офтальмологических операциях, а новейшие датчики инфракрасного излучения — в приборах ночного видения. На орбитальном телескопе имени Эдвина Хаббла ремонтники давно установили компактную микропроцессорную электронику, созданную для «Уэбба».

Строительство новейшей инфракрасной обсерватории длилось два десятилетия. И вот 25 декабря 2021 года ракета «Ариан-5» вывела в космос телескоп в сложенном виде. Далее его движение к месту назначения на орбите вокруг Солнца корректировали собственные реактивные двигатели. Всего их двенадцать, четыре больших и восемь маленьких. Одновременно целый месяц продолжалась уникальная операция развертки шеститонного аппарата в пространственную конструкцию размером 14 на 20 метров. Неспешное путешествие в открытом космосе к месту назначения позволит ему охладиться до штатных температур ниже -223°С. Низкие температуры необходимы, чтобы тепловое ИК-излучение частей телескопа не создавало помех его оптическим приборам.

А движется аппарат к региону точки Лагранжа L2. Эта точка расположена за орбитой Земли на расстоянии 1,5 млн км от планеты. Здесь центробежная сила, силы притяжения Солнца и Земли компенсируют друг друга. «Уэбб» станет облетать точку L2 за полгода по окружности радиусом 0,8 млн км, почти не тратя своей энергии из-за равновесия сил инерции и гравитации. Для сравнения: Луна удалена от Земли на 0,4 млн км. На своей траектории телескоп всегда будет пребывать вне солнечной тени от Луны или Земли.

Человечество уже неплохо освоило этот регион космоса: сравнительно недавно здесь находились две обсерватории ЕКА — «Планк», которая строила карту неоднородностей реликтового излучения, и «Гершель», орбитальный телескоп для изучения Вселенной в инфракрасном диапазоне, у него диаметр зеркала составлял 3,5 м. Здесь же располагался и американский WMAP, который первым построил карту анизотропии реликтового фона, за что творческий коллектив, управлявший спутником, получил Нобелевскую премию по физике за 2006 год. Сейчас в точке L2 работают оптический телескоп ЕКА «Гайя» и российско-немецкая обсерватория «Спектр-РГ»; ее задача — построить полную карту Вселенной в рентгеновском диапазоне.


pic_2022_01_03.jpg

Уже в 2005 году полноразмерную модель телескопа выставили и на лужайке перед Годдардовским центром космических полетов

Фото: NASA

Обсерватория состоит из нескольких крупных частей. Прежде всего, это несущая платформа, освещаемая Солнцем. От открытого космоса телескоп ее отделяет экран, который защищает собственно телескоп от солнечного нагрева. Нагретые детали способны излучать тепловое ИК-излучение, которое будет снижать чувствительность обсерватории. Пятислойный защитный экран размером с теннисный корт исключает солнечную засветку при наблюдениях слабых космических объектов. Он резко снижает поток солнечной энергии и космических излучений, достигающих зеркала, деталей телескопа, а также детекторов излучений. Экран состоит из пяти отдельных слоев пористого пластика толщиной в человеческий волос. Каждый с обеих сторон покрыт алюминиевой пленкой, а два верхних — еще и кремниевой. Расчеты показали, что на экран падает пара сотен киловатт энергии Солнца, поэтому максимальная температура первого экранирующего слоя достигнет 110ºС, но до самого телескопа дойдут лишь доли ватта.

Главный прибор — открытый космосу телескоп-рефлектор Корша. В нем использована система из трех изогнутых зеркал, что позволяет устранить основные оптические аберрации, которые искажают форму и расположение наблюдаемых через телескоп объектов. Как правило, аберрации нарастают к краям кадра, поэтому, чем они меньше, тем больше оказывается площадь качественного изображения. Антенны обсерватории всегда находятся в прямой видимости Земли: это позволяет аппарату постоянно оставаться на связи с центром управления через сеть наземных радиотелескопов.

Небольшие реактивные двигатели платформы перемещают обсерваторию как для смены орбиты, так и для грубого наведения на нужную область неба. Вращение шести гиродинов (маховиков) позволяет точно выбирать ориентацию в пространстве. Ее автоматика контролирует как по данным гироскопов, так и по положению звезд. Электроэнергией обсерваторию обеспечивают солнечные панели, плоскости которых развернуты в сторону Солнца. Срок службы телескопа определен его способностью маневрировать на орбите. После выхода на место дислокации будет понятно, сколько у него останется топлива, однако сейчас специалисты НАСА оценивают срок до его исчерпания более чем в 10 лет.


pic_2022_01_07.jpg

Ракета «Ариан-5» с телескопом стартует почти из болот Гвианы

Фото: NASA/Bill Ingalls


Чудеса научного приборостроения

Мы стоим на пороге поистине захватывающего времени открытий, мы увидим то, что раньше не только не видели, но даже себе не представляли.

Томас Цюрбухен, НАСА

«Уэбб» не первый инфракрасный телескоп, он продолжает работу, начатую «Хабблом», на котором в 2009 году установили инфракрасный детектор, «Спитцером» и «Гершелем», причем последний также вел наблюдения из окрестностей точки L2. Правда, спектральный диапазон «Уэбба» имеет существенное отличие. Так, если «Спитцер» видел в диапазоне 3—180 мкм, а «Гершель» 60—672 мкм, то длина воспринимаемых «Уэббом» волн составляет 0,6—28 мкм, то есть частично захвачены оранжевая и красная области видимого спектра.

Ближний и средний ИК-диапазоны излучения выбраны неслучайно. Вот что рассказывает младший научный сотрудник А.Ю. Авдеев, пресс-секретарь Астрокосмического центра ФИАНа им. П.Н. Лебедева: «Межзвездная пыль поглощает и рассеивает свет, длина волны которого меньше или равна размеру пылинки. Размер самих пылинок может варьироваться от 0,1 до нескольких десятков микрон. Таким образом, чем короче длина волны, тем больше препятствий свет встречает на пути и тем сильнее ослабляется. Например, видимый свет, идущий к нам из центра Галактики, ослабнет примерно в 2,5 миллиона раз! Выход — уходить на более длинные волны, то есть в ИК-диапазон. По спектральному диапазону “Уэбб” близок к телескопу “Спитцер”, вот только диаметр зеркала последнего был всего 85 см. Так что “Уэбб” с зеркалом диаметром 6,5 метров обладает куда более высокой чувствительностью и разрешающей способностью. То есть он сможет накопить больше света и получить данные, которые были бы недоступны «Спитцеру». Поэтому одна из важнейших задач нового телескопа — это пробиться через плотные облака газа и пыли и посмотреть на процесс рождения звезд и планет».


pic_2022_01_04-2.jpg

Техники готовятся к монтажу второго зеркала

Фото: NASA/Chris Gunn

Главное зеркало нового телескопа действительно огромное по сравнению с предшественниками. Для сравнения: у предыдущего лидера, «Хаббла», диаметр зеркала равен 2,4 метра. При этом единица поверхности зеркала «Уэбба» весит в десять раз меньше, чем у «Хаббла». Дело в том, что зеркало не сплошное, а составное. Восемнадцать его шестигранных элементов-фасеток выполнены из пластин бериллия размером 1,3 метра, покрытых тонким слоем золота. Бериллий не только очень легкий, но и чрезвычайно жесткий материал, благодаря этому удается очень точно задавать расположение и взаимную ориентацию пластин: электроприводы контролируют ее с точностью до долей длины волны собираемого излучения.

Интегральный научный модуль телескопа содержит набор из нескольких приборных блоков для получения изображений и спектров в двух интервалах длин волн. Во-первых, это камера и спектрограф ближнего ИК-диапазона (0,6—5 мкм) с чувствительными элементами из соединения КРТ (кадмий — ртуть — теллур); они работают при -234ºС. Во-вторых, так называемый инструмент среднего ИК-диапазона (5—28 мкм) с датчиками на кремнии с мышьяком, включающий в себя камеру и спектрометр. При помощи двухстадийного механического криогенного охладителя на жидком гелии температуру блока удается снизить сначала до 18, а затем и до 7 Кельвинов (-266ºС). Дело в том, что кроме экранировки солнечного нагрева приборы обсерватории нуждаются в защите от нагрева электрическими токами (Джоулево тепло). Для сверхчувствительных измерений в среднем ИК-диапазоне температуру деталей телескопа надо всемерно понижать.


pic_2022_01_05.jpg

В космосе телескоп должен безошибочно раскрыться. Идет проверка системы выдвижения второго зеркала на длинных штангах

Фото: Northrop Grumman

Потребность в охлаждении — слабое место инфракрасного космического телескопа: жидкий гелий выкипает, прибор можно списывать, ведь снова заправить его удается разве что на околоземной орбите, куда может прибыть челнок с космонавтами. Из-за исчерпания охладителя предшественники «Уэбба» работали в полную силу недолго: «Спитцер» — шесть лет, «Гершель» — четыре года. Возможно, будет найден способ «дозаправить» «Уэбба» в космосе, как это делают с орбитальным долгожителем «Хабблом», срок службы которого неоднократно продлевали с помощью ремонтных бригад на челноках.

Еще один прибор телескопа прозван инженерами «канадские глаза». Это устройство формирования изображения и бесщелевой спектрограф, работающие в ближнем инфракрасном диапазоне (0,8—5 мкм). Они скомпонованы в едином блоке с датчиком точного наведения, который позволяет прецизионно стабилизировать линию наблюдения телескопа и управлять фасетками его зеркала.

Все приборы специализированы на поиск разнообразных астрономических объектов, о которых ниже. Вместе с тем они многофункциональны и могут работать в самых разных режимах. К примеру, важная особенность спектрографа ближнего ИК-диапазона — наличие магнитной шторки для выбора объектов наблюдения. Она позволяет открывать в поле зрения отверстия размером в несколько диаметров человеческого волоса. В результате устраняются все помехи и можно тщательно наблюдать одновременно сотню целей. Есть у «Уэбба» и режимы коронографа: он затеняет выбранные шторкой объекты и проводит исследование окружающего их пространства, например измеряет составы выбрасываемых каждым объектом веществ. Что это за объекты? Любые, оказавшиеся в поле зрения телескопа и заинтересовавшие его операторов.


pic_2022_01_04-1.jpg

Телескоп собран и готов к упаковке

Фото: NASA/Chris Gunn


От космологии до комет

Телескоп обещает найти во Вселенной не то, о чем мы догадываемся, а то, что не только не понимаем, но даже не можем себе представить.

Билл Нельсон, НАСА

pic_2022_01_06.jpg

Телескоп сложен и готов к отправке

Фото: NASA/Chris Gunn

Физикам хорошо известен эффект Доплера: частота излучения от удаляющегося объекта воспринимается как более низкая, и наоборот. Обычным людям эффект знаком на примере звуковых волн: тон гудка приближающегося поезда нарастает. Соответственно длина волны удаляющегося объекта повышается. Согласно главной догме современной космологии, Вселенная появилась из ничего в результате Большого взрыва четырнадцать с небольшим миллиардов лет назад. Теория последовавших за этим процессов рождения различных объектов, от химических элементов до галактик, хорошо разработана. Каждой стадии творения соответствует свой период космической истории расширяющейся Вселенной. Считается, что мы не можем видеть самые ранние из рожденных объектов: из-за их постоянного разбегания, длина волны света увеличилась настолько, что сместилась в невидимую инфракрасную область.

Спектральные параметры «Уэбба» позволяют наблюдать первичные звезды, квазары, галактики и все то, что за давностью лет оказалось в этой невидимой области. Фактически он сможет детально проверить космологические теории в интервале от сотен тысяч до сотен миллионов лет после Большого взрыва. Так телескоп станет своеобразной машиной времени, предназначенной для изучения самых первых объектов нашего мира. Вот как рассказывает об этом аспекте проблемы В.Ю. Авдеев: «Сегодня не все понятно с галактической эволюцией. Телескоп “Хаббл” ранее показал, что галактики ранней Вселенной совсем не похожи на то, что мы видим в наше время. Новый телескоп должен тщательно рассмотреть самые первые галактики, изучить их свойства. А это, в свою очередь, позволит понять, как наша Вселенная стала такой, какой мы ее сейчас наблюдаем. Данные “Уэбба” позволят пролить свет на природу темной материи, поскольку она во многом определяет облик и динамику первых галактик. А еще наблюдение объектов в ранней Вселенной поможет понять роль сверхмассивных черных дыр в формировании галактик: сейчас не совсем понятно, как именно черные дыры смогли набрать сотни миллионов и миллиарды масс Солнца за сравнительно небольшой временной промежуток».

Изучение ранней Вселенной — дело будущего, когда телескоп полностью войдет в строй и выйдет на штатные режимы работы. А пока НАСА объявило список первых трех сотен целей, наблюдением которых «Уэбб» займется уже летом после полного развертывания и юстировки. Среди основных направлений выделяется обнаружение и изучение близких к нам (до 15 световых лет) экзопланет. Они будут найдены, если располагаются у своих звезд не ближе 12 а. е., то есть, по нашим меркам, за орбитой Сатурна, при этом достаточно, чтобы температура их поверхности была не ниже комнатной. Планеты, расположенные ближе к своим звездам, «Уэбб» разглядеть не сумеет — они сольются с общим тепловым фоном звезды. Зато ученые уверены, что у дальних планет они увидят даже спутники, если таковые имеются. Под подозрение попали десятки ближних звезд, а также семнадцать протопланетных дисков. Астрономы надеются найти в них формирующиеся планеты, в том числе похожие на Землю.


pic_2022_01_08.jpg

Телескоп покинул Землю и направляется к месту назначения

Фото: Arianespace, ESA, NASA, CSA, CNES

Интересно, что «Уэбб» станет изучать и объекты Солнечной системы, чего до сих пор не делал ни один инфракрасный телескоп. Ближайшими целями стали ледяные миры: спутник Юпитера Европа и спутник Сатурна Энцелад. Обсерватория займется их водными гейзерами, а также построит карту высокого разрешения Европы. В плане есть наблюдения астероидов Главного пояса и их околоземных коллег. Среди них те, к которым недавно совершали полеты малые космические миссии, например Церера и Рьюгу. Проследит телескоп за кентаврами — телами, носящими признаки и астероидов, и комет. Запланированы наблюдения за активными кометами. В этой связи забавно приглядеться к спектральным характеристикам телескопа. Например, у натрия, который входит в состав тех галогеновых фонарей, что освещают некоторые улицы земных городов, яркий дублет находится в районе 0,589 мкм, то есть как раз у нижнего предела чувствительности телескопа. Возможно, когда-нибудь НАСА порадует нас красивыми изображениями огоньков ночной стороны Земли, ведь «Уэбб» как раз находится с подсолнечной стороны от нашей планеты, причем такие изображения будут сняты с беспрецедентной точностью: новый телескоп способен разглядеть человеческий волос на Луне.

Другая важная группа задач — изучение химического состава. В области спектральной чувствительности телескопа лежат линии кислорода, озона, воды, углекислого газа, метана, аммиака. Содержание этих веществ удастся определять везде — в газовых гало галактик, облаках вокруг галактических ядер и внутри звездных скоплений, в протопланетных дисках вокруг звезд, в их атмосферах и на экзопланетах, а также на планетах Солнечной системы. Спектрографы телескопа помогут находить на планетах и их спутниках органические соединения, и это очень важно, ведь такие соединения считают косвенными признаками жизни, такой, какую мы знаем на Земле. И не только находить органику, но измерять ее концентрацию и пространственные распределения.

«Некоторым признаком того, что планета может представлять интерес для поиска внеземной жизни, служат так называемые биосигнатуры, то есть вещества, которые в большом количестве присутствуют в биосфере, подобной земной. Основных биосигнатур пять: кислород, озон, метан, углекислый газ и вода. Важно понимать, что наличие одного из этих веществ не означает обитаемость планеты. Но если мы видим в спектре планеты признаки нескольких из них, планета находится в зоне обитаемости, а родительская звезда не переменная и не проявляет вспышечную активность, — есть повод задуматься. «Уэббу» необязательно видеть планету непосредственно. Он может наблюдать спектр звезды в момент, когда на луче зрения проходит интересующая нас планета. Тогда лучи, прошедшие через атмосферу планеты, сохранят в спектре ее «отпечаток», по которому можно попытаться проанализировать химический состав атмосферы», — поясняет идею В.Ю. Авдеев.

Судя по всему, с запуском «Уэбба» человечество действительно ждут сенсационные открытия в астрономии и астрофизике.


pic_2022_01_09.jpg

«Хаббл» получил прекрасное инфракрасное изображение центра Галактики, но астрономам не хватает разрешения, чтобы разглядеть на нем сверхмассивную черня дыру, что должна там быть. «Уэбб» сможет им помочь

Фото: NASA, ESA, STScI, Q. Daniel Wang (UMass)





Космические финансы

А. Мотыляев


Судьба телескопа им. Джеймса Уэбба была столь же трудной, как и у многих других космических проектов, связанных с разработкой уникальных приборов.

Запуск, первоначально назначенный на 2007 год, много раз сдвигали, затраты на разработку многократно превысили плановые и составили в конце концов почти десять миллиардов долларов, хотя в 1996 году все начиналось с выделения 500 миллионов. Такое двадцатикратное увеличение бюджета и более чем двукратный рост сроков исполнения проекта вызвали сильное недовольство как у многих астрономов, которые из-за этого долгие годы оставались без финансирования, так и у американских законодателей. В результате, когда в 2011 году затраты доросли до 6,8 миллиардов, а четверть работ еще не была выполнена, проект чуть не закрыли. Однако лоббистам в лице научной общественности или конгрессменов, заинтересованных в развитии своих штатов, где размешено производство и тратятся основные деньги проекта, все-таки удалось не только спасти телескоп, но и выбить дополнительные два с лишним миллиарда.

Причиной этих неприятностей специалисты считают неразбериху в самом агентстве, для которого задержка сроков и кратное превышение плановых затрат стало недоброй традицией. Строительство «Уэбба» сопровождали многочисленные поломки оборудования и работы по устранению недостатков конструкции. Один из примеров — это повреждение защитного экрана во время испытаний системы его развертывания, которое сильно отодвинуло сроки старта.

Предыдущий флагман космической астрономии, околоземный телескоп «Хаббл», выведенный на орбиту в 1990 году, тоже обошелся недешево. Так, первоначальная сумма, выделенная на него в 1978 году с планом запуска в 1983-м, была 36 миллионов долларов, да и ее Конгресс США выделил после многочисленных писем научной общественности. Однако только полировка зеркала затянулась до 1981 года, а бюджет к тому времени, несмотря на отказ от некоторых конструктивных элементов, например дублирующего зеркала, вырос до 1,175 млрд. Перенесенный на 1986 год запуск отменили из-за катастрофы челнока «Челленджер», и уже собранный телескоп поместили в специальное помещение, заполненное азотом; его содержание там обходилось в 6 миллионов долларов ежемесячно. Неудивительно, что к запуску в 1990-м «Хаббл» стоил уже 4 с лишним миллиарда.


pic_2022_01_10-3.jpg

По Вселенной путешествуют несчетные мириады коричневых карликов, недозвезд-перепланет. Не исключено, что «Уэбб», разглядев детали их строения, прольет свет на тайну происхождения таких объектов

Рис: NASA/ESA/JPL





Парад телескопов

А. Мотыляев


Идея размещать обсерватории в космосе появилась одновременно с возникновением космонавтики в начале XX века. Преимущества очевидны: земная атмосфера не только искажает и затемняет изображения, но и поглощает излучения в широких спектральных диапазонах за пределами видимой области. Поэтому с Земли трудно, а то и в принципе невозможно вести полноценные наблюдения в инфракрасном и ультрафиолетовом свете. Неудивительно, что в числе первых выведенных в космос аппаратов были и телескопы.

Первыми там в 1965-м оказались советские гамма-телескопы, отслеживающие очень жесткие электромагнитные излучения с длиной волны меньше рентгеновской. Не исключено, что выбор гамма-диапазона был чисто утилитарным: телескоп ведь может смотреть не только в космос, но и на Землю, а мониторинг гамма-источников позволяет следить за проведением ядерных испытаний. Именно в рамках такого мониторинга и открыли гамма-всплески в глубинах Вселенной.

Вскоре на околоземной орбите оказались ультрафиолетовый (1969) и рентгеновский (1970) телескопы. Вообще, именно рентгеновский диапазон оказался самым популярным для космических обсерваторий: за все время человечество вывело 38 спутников для изучения Вселенной в этом спектральном диапазоне.

Затем в освоении новых областей спектра последовал длительный перерыв: лишь в 1983 году в космосе оказался первый инфракрасный телескоп, а еще через шесть лет началось освоение видимой и микроволновой областей. Самой отстающей оказалась космическая радиоастрономия — она появилась в 1997-м. Радиоволны и на Земле ловить несложно, поэтому орбитальный радиотелескоп нужен лишь для работы в паре с наземными. Так получается интерферометр с гигантской базой; он позволяет разглядеть мельчайшие детали далеких объектов, излучающих радиоволны, например остатки Сверхновых.

Всего за прошедшие полвека космической эры человечества за пределами Земли было размещено более сотни телескопов, работающих во всех спектральных диапазонах электромагнитного излучения, четверть из них служит по сей день. Большая часть расположена на околоземных орбитах. В регионе точки L2 системы Солнце — Земля побывало шесть аппаратов, один японский гамма-детектор путешествует по орбите вокруг Солнца на аппарате, совершавшем полет к Венере. Даже на Луне работает уже вторая ультрафиолетовая обсерватория (первыми такой телескоп использовали американские астронавты во время экспедиции «Апполон-16»). Ее телескоп установлен на спускаемом аппарате китайской экспедиции «Чанъэ-3», который доставил на обратную сторону Луны знаменитого Лунного зайца: луноход «Юйту». Благодаря тому, что Луна неспешно движется по околоземной орбите, обсерватория может проводить длительные непрерывные наблюдения одной и той же области неба. При этом Земля всегда находится с другой стороны и не мешает наблюдениям. Их прерывает лишь Солнце в пору новолуния, когда обратная сторона нашего спутника залита светом.


pic_2022_01_10-2.jpg

Звезда Бета Живописца сформировалась недавно. Вокруг нее лежит облако пыли. Задача «Уэбба» рассмотреть в этом облаке зародыши планет

Фото: NASA, ESA, and D. Apai and G. Schneider (University of Arizona)





«Миллиметрон» и «Спектр-УФ»

С.М. Комаров


Россия разрабатывает два проекта, аналогичных «Уэббу» по масштабам и значимости. Первый — это обсерватория «Спектр-М», она же известна как проект «Миллиметрон», который патронировал академик Н.С. Кардашёв из ФИАНа им. П.Н. Лебедева. У этого телескопа будет композитное зеркало диаметром 10 метров, а изучать Вселенную он станет в еще более холодной области спектра, чем «Уэбб»: от 70 мкм до 10 мм. Фактически, это дальний ИК и терагерцовый диапазон. В этом диапазоне очень хорошо видны самые тусклые объекты небосвода. Располагаться обсерватория будет у той же самой точки L2. Предполагается, что телескоп станет работать в двух режимах. Во-первых, как одиночный телескоп, видящий Вселенную в диапазоне 70—3000 мкм, а во-вторых, как составная часть инфракрасного интерферометра с гигантской базой: для этого в пару к нему требуется наземный телескоп (диапазон 0,5—10 мм). Расстояние в сотни тысяч километров между этими телескопами должно позволить проводить наблюдения с недостижимой для других приборов точностью.

«Диапазоны у “Уэбба” и “Миллиметрона” существенно отличаются. Однако глобально у “Уэбба” и “Миллиметрона” есть схожие задачи. Например, исследование ранней Вселенной, наблюдение первых галактик на больших красных смещениях, исследование протопланетных дисков, областей звездообразования, поиск следов воды. При этом конкретные научные задачи у этих двух обсерваторий совершенно разные. Можно согласиться, что они станут дополнять друг друга, предоставляя ученым более полную картину об окружающем нас мире, каждый в своей области электромагнитного спектра. Я бы предложил все-таки сравнивать с обсерваторией “Гершель”, так как рабочий диапазон длин волн у нее практически совпадает с “Миллиметроном”. Диаметр зеркала “Гершеля” был 3,5 м, у “Миллиметрона” — 10 м. В своем классе, в своем рабочем диапазоне, “Миллиметрон” будет самой совершенной обсерваторией, как с точки зрения достигаемого углового разрешения, так и с точки зрения чувствительности. Добавлю, что ни одна ранее запущенная обсерватория субмиллиметрового, миллиметрового и дальнего ИК-диапазонов не работала в двух режимах: одиночного телескопа и наземно-космического интерферометра», — рассказывает кандидат физико-математических наук А.Г. Рудницкий, заместитель руководителя АКЦ ФИАН.

Одна из важнейших задач «Миллиметрона», помимо наблюдения галактик и звездных систем, — решение вопроса о происхождении жизни. В дальнем ИК-диапазоне лежат спектральные линии многих органических веществ. Именно их, а также воду и лед он будет искать в протопланетных дисках и на экзопланетах. И не просто искать, но и определять соотношение оптических изомеров, ведь жизнь связана с хиральностью (см. «Химию и жизнь», 2021, 6). Если окажется, что хиральности органического вещества в среднем по Галактике и в каких-то ее областях или звездных системах не совпадают, феномен жизни обретет новое измерение.

Одна из самых интригующих задач — изучение черных дыр. «Наблюдения в режиме интерферометра на более высоких частотах позволят снизить вклад эффектов рассеяния и искажения излучения, исходящего из близких окрестностей сверхмассивных черных дыр. Это в совокупности с высоким достигаемым угловым разрешением позволит приблизиться к самому краю горизонта событий и определить физические параметры этих объектов точнее, чем это делает телескоп Горизонта событий», — поясняет А.Г. Рудницкий. Объектами такого исследования станут сверхмассивные черные дыры в центрах Млечного Пути, а также двух соседних галактик. Более того, если в нашем мире существуют пока еще не найденные кротовые норы, соединяющие напрямую отдаленные области пространства-времени, то «Миллиметрон» их заметит и сможет отличить от черных дыр, на которые кротовые норы, в сущности, похожи. Обнаружение кротовых нор, несомненно, качественно изменит всю нашу цивилизацию.

А при завершении этого фантастического проекта были идеи перевести «Миллимитрон» на нижележащюю орбиту, провести оттуда съемку тех сверхмассивных черных дыр, которые уже были изучены на предыдущем этапе, и построить их трехмерные изображения. Впрочем, сейчас от этой идеи отказались, сколь окончательно – не ясно.

Задуманный еще в 90-е годы, этот проект многократно лишался финансирования и растянулся на десятилетия. Согласно последним данным, запуск состоится не ранее 2029 года. «Безусловно, пересмотр объемов финансирования в меньшую сторону, не пойдет на пользу никакому космическому проекту. Конечно, хотелось бы, чтобы финансирование проекта сохранялось хотя бы на том уровне, на котором оно закладывалось при формировании Федеральной космической программы. Впрочем, задержки с реализацией связаны еще и с тем, что обсерватория подобного уровня оснащения и подобного класса создается впервые. Она требует нетривиальных технических решений и самых передовых технологий, на разработку которых иногда требуется больше времени, чем ожидалось», — рассказывает А.Г. Рудницкий.

Другой отечественный проект, задуманный в ИНАСАНе, скромнее, это «Спектр-УФ» на околоземной орбите, предназначенный для изучения Вселенной в ультрафиолетовой области. Проект чрезвычайно важен. Ведь после того как телескоп «Хаббл» выйдет из строя, а это рано или поздно случится, астрономы лишатся орбитального телескопа, работающего в этом диапазоне. А ни одно космическое агентство даже не собирается нечто подобное разрабатывать. Когда «Спектр-УФ» будет запущен, он, скорее всего, на десятилетия окажется единственным прибором подобного рода. Запуск был назначен на 2016 год, потом перенесен на 2021-й, а сейчас речь идет о 2026 годе.


pic_2022_01_10-1.jpg

Есть мнение, что две массивные звезды, обращающиеся одна вокруг другой, порождают мощные облака пыли, которые летят по всей Галактике и могут разносить материал для построения жизни. «Уэбб» постарается проверить эту гипотезу

Фото: ESO/VLT/ Callingham et al.





Обновление (июль 2022): Первые изображения, полученные телескопом имени Джейса Вебба: https://www.nasa.gov/webbfirstimages


123

Разные разности

09.08.2022 17:00:00

…температура в Арктике растет в четыре раза быстрее, чем глобальное потепление

…около половины оплодотворенных яйцеклеток погибает очень рано, еще до того, как мать узнает, что она беременна

…если вы хотите найти безопасный район для проживания, выберите тот, где жители доверяют друг другу и выгуливают много собак…


>>
05.08.2022 17:00:00

Многие самки пауков съедают своих партнеров после спаривания, и большинство самцов относятся к этому покорно. Но есть пауки, которых такое положение вещей не устраивает. И они стараются удрать в самый последний момент.

>>
03.08.2022 17:00:00

Израильские ученые уверены, что взаимная симпатия с потенциальным партнером зависит от того, насколько хорошо они могут синхронизировать свои тела.

>>
01.08.2022 17:00:00

Ученые из Университета Ньюкасла обнаружили новые типы бактерий, которые прилипают к плавающим в морской толще частицам микропластика и путешествуют на них по океану.

>>
26.07.2022 16:00:00

Почти в половине проб воды, взятых из рек по всему миру, присутствуют биологически активные компоненты лекарств в концентрациях, от которых можно ожидать экотоксикологических эффектов.

>>