Телескопы в космосе. Россия создаёт самый большой космический телескоп в мире. Борьба за финансирование проекта
Читайте также
В июле 1923 г. в издательстве Ольденбурга в Мюнхене вышла книга «Ракета в космическое пространство». Ее автором был Герман Оберт (Hermann Julius Oberth), ставший известным десятки лет спустя и даже произведенный в «отцы-основатели» ракетной техники. Основные положения его работы можно кратко сформулировать так:
1. При современном состоянии науки и техники возможно создание аппарата, способного выйти за пределы земной атмосферы.
2. В дальнейшем подобные аппараты смогут развивать такую скорость, что преодолеют земное притяжение и уйдут в межпланетное пространство.
3. Имеется возможность создать такие устройства, которые смогут выполнить подобные задачи, имея на своем борту человека, причем без серьезного ущерба его здоровью.
4. При определенных условиях создание таких устройств может стать вполне целесообразным. Такие условия могут возникнуть в ближайшие десятилетия.
В заключительных, констатирующих фразах последней части книги идет обсуждение далеких перспектив - возможности увидеть обратную сторону Луны, запуска искусственных спутников Земли, широкого применения их для различных целей, создания орбитальных станций, осуществления с их помощью определенных видов деятельности, в том числе научных исследований и астрономических наблюдений. Это позволяет считать июль 1923 года «точкой отсчета» космической астрономии.
В ознаменование 90-летия этого события редакция нашего журнала подготовила публикацию цикла статей о реализуемых в настоящее время (или недавно завершенных)
проектах исследования Вселенной, базирующихся на астрономических инструментах за пределами земной атмосферы. Полная летопись этой интереснейшей и активно
развивающейся отрасли астрономии заслуживает отдельной книги, которая, несомненно, уже в скором времени будет написана.
Космические телескопы видимого диапазона
В ходе эволюции человеческий глаз приобрел наибольшую чувствительность к тому участку электромагнитного спектра, который лучше всего пропускается земной атмосферой. Поэтому и астрономические наблюдения с древнейших времен ведутся главным образом в видимом диапазоне. Однако уже в конце XIX века астрономам стало понятно, что «воздушный океан» с его неоднородностями и непредсказуемыми течениями создает слишком много препятствий для дальнейшего развития наблюдательной техники. Если при измерениях положения звезд на небе все эти погрешности в основном устранялись статистическими методами, то попытки получить изображения небесных тел с высоким разрешением оказывались безуспешными даже в местах с наилучшим астроклиматом. При наблюдениях с поверхности Земли самые совершенные телескопы могли обеспечить стандартное разрешение порядка половины угловой секунды, в идеальных случаях - до четверти секунды. Теоретические расчеты показывали, что вынос телескопа за пределы атмосферы позволил бы на порядок улучшить его возможности (в ультрафиолетовой части спектра можно было добиться почти в 20 раз более высокого разрешения).
 |
|
ХАРАКТЕРИСТИКИ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА:
> Длина - 13,3 м, диаметр - 4,3 м, масса - 11 тонн
(с установленными приборами - около 12,5 т); две солнечных батареи имеют размеры 2,6x7,1 м.
ПРИБОРЫ, РАБОТАВШИЕ ИЛИ РАБОТАЮЩИЕ НА ОБСЕРВАТОРИИ HUBBLE: > Широкоугольная и планетарная камера {Wide Field and Planetary Camera). Оснащена набором из 48 светофильтров для выделения участков спектра,
представляющих особый интерес для астрофизических наблюдений. В составе камер - 8 ПЗС-матриц (2 секции по 4 матрицы каждая). Широкоугольная
камера имеет больший угол обзора, планетарная камера обладает большим эквивалентным фокусным расстоянием, позволяя получать большие увеличения.
Именно этой камерой сделаны все потрясающие «пейзажные» снимки.
|
| КОСМИЧЕСКИЕ ТЕЛЕСКОПЫ |
Начало практического воплощения идей внеатмосферной астрономии связано с именем американского астрофизика Лаймана Спитцера (Lyman Spitzer). В 1946 он подготовил для проекта RAND (Research and Development - «Исследования и разработка») компании Douglas Aircraft обширный доклад «Астрономические преимущества внеземной обсерватории», в котором не только доказал, что крупные орбитальные телескопы неизмеримо расширят возможности исследования небесных объектов, но и наметил развернутую программу таких исследований. Первая орбитальная обсерватория (для фотографирования Солнца) была запущена Великобританией в 1962 г. в рамках программы Ariel.
В 1968 г. Национальная аэрокосмическая администрация США (NASA) утвердила план строительства телескопа-рефлектора с диаметром зеркала 3 м. Проект получил условное название LST (Large Space Telescope - «Большой космический телескоп»). Запуск был запланирован на 1972 г. Но борьба продолжалась теперь уже в финансовой «плоскости»: средства то выделялись, то очередное правительство и Конгресс сокращали финансирование, вплоть до полного сворачивания программы. Диаметр объектива телескопа уменьшили до 2,4 м, зато появился новый участник проекта - Европейское Космическое агентство (ESA), взявшееся «в обмен» на 15% наблюдательного времени частично финансировать программу и участвовать в изготовлении отдельных приборов.
В 1979 г. был опубликован доклад NASA «Стратегия космической астрономии и астрофизики на 1980-е годы», в котором предполагалось осуществление программы «Большие обсерватории». Уже профинансированный Конгрессом в 1978 г. LST стал одним из четырех элементов проекта - ему была отведена роль «наблюдателя» в видимом, а также ближнем инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах. Комптоновская обсерватория (CGRO) отвечала за исследования в жестком рентгеновском и гамма-диапазоне,2 телескоп Chandra (СХО) должен был исследовать мягкое рентгеновское излучение, a Spitzer (SST) - средний и дальний инфракрасный участок спектра.
Hubble Space Telescope
Работы по созданию LST двигались наиболее быстро. Первоначально его отправка на орбиту планировалась на 1983 г. Правда, тогда его запустить не удалось, но было решено присвоить орбитальной обсерватории имя Эдвина Хаббла (Edwin Hubble). 24 апреля 1990 г. шаттл Discovery вывел телескоп на расчетную орбиту. От начала проектирования до запуска на этот проект было затрачено 2,5 млрд. долларов - при начальном бюджете $400 млн.
В настоящее время Hubble является старейшим и наиболее «плодовитым» астрономическим инструментом, работающим за пределами атмосферы. Для поддержания его в рабочем состоянии NASA организовала 4 ремонтных миссии, последнюю из которых осуществил экипаж шаттла Atlantis в мае 2009 г. Общие расходы на эксплуатацию орбитальной обсерватории с американской стороны составили более 6 млрд. долларов; еще 593 млн. евро выделило ESA.
Управление полетом, прием данных и их первичная обработка осуществляются Центром космических полетов Годдарда (Goddard Space Flight Center). В течение суток данные передаются в Научный институт космического телескопа (Space Telescope Science Institute, STScI), отвечающий за их основную обработку и публикацию для использования научным сообществом. Телескоп Hubble работает как международная исследовательская лаборатория. Рассматриваются проекты, поступающие со всего мира, хотя конкуренция за наблюдательное время весьма жесткая, поэтому реализуется в среднем один из 10 проектов.
Научные достижения телескопа Hubble. Несмотря на то, что после начала работы обнаружились отклонения формы главного зеркала телескопа от расчетной (не позволившие задействовать его «в полную силу»), Hubble практически сразу начал приносить ценные научные результаты. При создании этого инструмента было заявлено, что его основная задача - «устремить взор вглубь Вселенной». Ему предстояло, прежде всего, отработать «аванс» - продолжить исследования, начатые его «крестным отцом» Эдвином Хабблом:уточнить постоянную и проверить закон его имени, подтвердить интерпретацию красного смещения как допплеровского эффекта и реальность расширения Вселенной. С этими задачами ставший уже легендарным космический телескоп успешно справился.
В доказательствах того, что наша Галактика - не единственная подобная система во Вселенной, астрономы уже давно не нуждаются. Также не вызывает сомнений тот факт, что все эти «звездные острова» (точнее - их гравитационно связанные группы), постоянно удаляются друг от друга. Скорость взаимного удаления прямо пропорциональна расстоянию между объектами, а коэффициент пропорциональности носит название «константы Хаббла» (Н0). Ее первые оценки, сделанные самим Хабблом, давали значение порядка пятисот километров в секунду на мегапарсек. На протяжении последующих 90 лет они неоднократно пересматривались, будучи предметом ожесточенных дискуссий: ведь на самом деле эта константа, приведенная к системным единицам, представляет собой величину, обратную - ни много, ни мало - возрасту Вселенной. Последнее, наиболее точное ее значение равно 70,4 (км/с)/Мпк (Н0=2,28х10 -18 с -1), и немалую лепту в его установление внесли измерения, проведенные телескопом Hubble. Именно это и принято считать его главным «научным подвигом».
Установив факт расширения Вселенной, Эдвин Хаббл этим и ограничился, но его «космический тезка» пошел дальше и сумел не только подтвердить это на новом техническом уровне, но и доказать неравномерность этого расширения (точнее - его ускорение). Такое открытие требовало проведения измерений спектральных характеристик объектов на предельно больших расстояниях - а в этом был «силен» только Hubble. Удалось сделать несколько тысяч оценок блеска сверхновых типа 1а, особенность которых заключается в том, что в максимуме вспышки они выделяют примерно одинаковое количество энергии, а значит, наблюдаемая яркость вспышки зависит только от расстояния до ее источника.6 В выполнении этой программы исследований участвовало более десятка наземных и космических телескопов. Плоды такой кооперации были весьма успешными, а степень важности полученных результатов для науки оказалось достаточной для того, чтобы присудить коллективу авторов открытия Нобелевскую премию в области физики.
Для проверки «дальнобойности» телескопа было проведено несколько так называемых глубоких обзоров Вселенной. Для этого выбиралась площадка на небе, на которой отсутствуют близкие галактики и звезды нашей Галактики, и проводилось фотографирование с максимально длительными экспозициями. При этом удавалось запечатлеть очень удаленные объекты различных типов, размеров, светимостей и возрастов. Среди них были и молодые звездные скопления, которые только готовятся стать «привычными» галактиками, и уже вполне сформировавшиеся звездные системы. Глубокие обзоры Вселенной - Hubble Deep Field (HDF), в шутку названные астрономами «Глубокими Проколами Вселенной» -это взгляд сквозь миллиарды лет, в древнейшую историю нашего мира.
В ходе одного из «проколов» Hubble сосредоточил свое внимание на площадке размером в одну тридцатимиллионную часть небесной сферы и обнаружил на ней более 3000
тусклых - на пределе видимости - галактик. Детальный снимок другой подобной области неба продемонстрировал такую же картину, из чего был сделан вывод об изотропности
Вселенной - ее однородности во всех направлениях на больших масштабах. Поскольку такие наблюдения требуют весьма длительных экспозиций (во время одного из
сеансов «выдержка» достигла 11,3 суток), они были единичными. Астрономам удалось увидеть протогалактики - первые сгустки материи, сформировавшиеся менее чем через
миллиард лет после Большого взрыва и позже объединившиеся в звездные системы современного вида.
Особого внимания заслуживает уникальный эксперимент «Глубокий обзор Большими обсерваториями» (Great Observatories Origins Deep Survey - GOODS), осуществленный
скоординированными усилиями космических телескопов Hubble, Spitzer, Chandra, орбитального рентгеновского телескопа XMM-Newton и ряда крупнейших наземных инструментов.
Объектом наблюдений стали две площадки из программы Hubble Deep Field. На красном смещении Z=6 достигнута пространственная разрешающая способность порядка килопарсека,
для 60 тыс. галактик поля определены фотометрические красные смещения. Участники этого проекта утверждают, что они заглянули на 13 млрд. лет назад, в эпоху
реионизации, когда излучение первых звезд вызвало распад части атомов межзвездного водорода на электроны и протоны.
Рекордным пока что является «погружение» в глубины Вселенной, анонсированное в сентябре 2012 г. (Hubble extreme Deep Field). На протяжении 10 лет участок неба в
созвездии Печи экспонировался с суммарной выдержкой 2 млн. секунд. Астрономы утверждают, что в данном случае они увидели Вселенную в совершенно «детском» возрасте - не более
полумиллиарда лет. Самые тусклые галактики на снимке (всего их там насчитывается порядка 5500) имеют яркость в 10 млрд. раз ниже предела чувствительности
человеческого зрения.
 |
|
АКЦ ФИАН
Астрокосмический центр Физического института Академии Наук, Россия
ESA Европейское Космическое агентство NASA Национальная аэрокосмическая администрация, США CNES Национальный центр космических исследований, Франция CSA Канадское космическое агентство ASI Итальянское космическое агентство JAXA Японское агентство аэрокосмических исследований SSC Шведская космическая корпорация |
| КОСМИЧЕСКИЕ ТЕЛЕСКОПЫ |
| Под названиями телескопов приведены параметры орбиты, оператор и дата запуска |
 |
Долгое время астрофизики-теоретики пытались убедить научную общественность в том, что сверхмассивные черные дыры обязательно должны присутствовать в центральных областях галактик, но наблюдательных доказательств этого не имели. Стоило «вмешаться в спор» телескопу Hubble - и все встало на свои места: сейчас экзотикой является скорее галактика без центральной черной дыры. Теперь аргументы ученых выглядят весьма убедительно: систематические наблюдения большого количества звездных систем выявили корреляцию между размерами балджа (центрального сгущения галактики) и массой сверхплотных объектов в их центрах, определяемой по лучевым скоростям звезд.
Не все результаты космического телескопа требовали сложных долговременных наблюдений. Среди его снимков много таких, которые сами по себе уже представляют решенные астрофизические задачи. Рождение звезд в «Трехдольной туманности» М20 он продемонстрировал исключительно наглядно. Планетарная туманность NGC 7027 - финальная стадия эволюции звезды, похожей на наше Солнце. Классическими стали «Столпы творения» в туманности «Орел»...
В момент подготовки «полетного задания» обсерватории некоторые проблемы не просто не были приоритетными - астрономы только догадывались о том, что они возникнут. К
таким задачам, прежде всего, следует отнести поиск планет иных звезд (экзопланет). Благодаря высокой чувствительности своих детекторов и отсутствию влияния
земной атмосферы Hubble способен зарегистрировать ничтожное изменение блеска наблюдаемой звезды, вызванное прохождением перед ее диском спутника планетных размеров.
В технике наблюдений такой способ поиска экзопланет называется «методом транзитов». Он применим только для объектов, плоскость орбиты которых слабо наклонена
к направлению на Землю, зато позволяет сразу определить много их характеристик - в частности, размер, массу, а иногда и состав атмосферы (путем спектрального
анализа излучения звезды во время «затмения»). Прорывным открытием следует признать первое обнаружение органической молекулы - метана СН4 -в газовой оболочке
планеты-гиганта HD 189733b с использованием одного из важнейших приборов телескопа Hubble - спектрометра NICMOS (Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer),
установленного на борту обсерватории через семь лет после запуска в ходе второй ремонтной миссии.
Кроме планетоподобных тел, космический телескоп подтвердил существование многочисленных протопланетных дисков в областях звездообразования (туманность «Орел», Большая Туманность Ориона) и возле некоторых звезд. Эти открытия инициировали появление весьма перспективного научного направления - поисков и исследования экзокомет, поясов экзоастероидов. Теперь уже очевидно, что процесс формирования планет в нашей Галактике происходит постоянно. Немало доказательств Hubble собрал для общепринятого с недавнего времени вывода о том, что экзопланеты должны быть во Вселенной вполне заурядным и распространенным явлением.
 |
|
Космический телескоп Hubble предоставил нам возможность полюбоваться потрясающим изображением яркого кольца звездообразования, окружающего сердце спиральной галактики с
перемычкой, обозначенной индексом NGC 1097. Эта галактика удалена от нас примерно на 45 млн. световых лет и видна в южном созвездии Печи. Она относится к классу
сейфертовских галактик, этот факт, что ее главная плоскость почти перпендикулярна к направлению на Землю, делает ее особенно «лакомым» объектом для астрономов.
Скрытая в самом центре галактики сверхмассивная черная дыра (ЧД) с массой окло 100 млн. солнечных масс постепенно поглощает вещество из окружающего пространства.
Это вещество, падая на ЧД, «закручивается» в аккреционный диск, разогревается и начинает излучать в широком диапазоне электромагнитных волн. Контуры диска четко
очерчены сравнительно недавно «родившимися» звездами, материалом для которых является падающее на ЧД вещество центрального бара (перемычки) галактики. Эти области
звездообразования ярко светятся благодаря излучению облаков ионизованного водорода. Диаметр кольца составляет около 5 тыс. световых лет, а спиральные рукава NGC 1097
простираются на десятки тысяч световых лет за ее пределы.
Однако в поведении этой галактики наблюдаются отдельные моменты, которые резко выделяют ее из сообщества подобных объектов. У нее имеется два небольших компаньона - эллиптическая галактика NGC 1097А, находящаяся на расстоянии 42 тыс. световых лет от центра «основной» звездной системы, и карликовая галактика NGC 1097В. Их наличие, безусловно, влияет на эволюцию необычного космического «трио». Существуют серьезные основания утверждать, что в недалеком (по космическим масштабам) прошлом взаимодействие между его членами было более тесным и активным. NGC 1097 является также уникальным регионом для «охотников за сверхновыми»: в ней уже отмечено три случая вспышек звезд большой массы в период между 1992 и 2003 гг. В этом отношении она заслуживает особого внимания и проведения регулярного мониторинга. |
 |
| КОСМИЧЕСКИЕ ТЕЛЕСКОПЫ |
Основной «сферой деятельности» мощного космического телескопа, конечно же, мыслились исследования дальнего Космоса. Поэтому при изучении нашей Солнечной системы его потенциал был задействован довольно ограниченно. Но и перечень его достижений в ее пределах также впечатляет. Прежде всего, следует отметить небывалое в истории астрономии сопровождение падения на Юпитер обломков кометы Шумейкер-Леви 9 (D/1993 F2 Shoemaker-Levy 9) в июле 1994 г. Этот случай стал первым наблюдавшимся столкновением двух тел Солнечной системы.
Телескоп Hubble наконец-то сфотографировал поверхность Плутона с таким разрешением, что стало возможным говорить о составлении его карты. На снимках, сделанных космической обсерваторией, эксперты различают полярные шапки, яркие перемещающиеся пятна и загадочные линии. Впечатляющим было также открытие у Плутона, в дополнение к уже известному спутнику Харону, еще четырех небольших лун - Никты, Гидры, PIV, PV.
При наблюдениях астероида Веста (4 Vesta) планетологов поразила высокая разрешающая способность и четкая детализация поверхности (конечно, не стоит сравнивать снимки, сделанные полтора десятка лет назад с расстояния более 110 млн. км, с теми, которые получил космический аппарат Dawn в 2011-12 гг., находясь на орбите вокруг Весты). После того, как Hubble в 2006 г. провел исследования объекта 2003 UB313, вначале считавшегося 10-й планетой Солнечной системы, а позже получившего имя Эрида (136199 Eris), это небесное тело было признано слишком маленьким, чтобы «носить звание» планеты. Не подлежит сомнению и важность открытия полярных (авроральных) сияний на планетах-гигантах Юпитере и Сатурне, а также на юпитерианских лунах Ио и Ганимеде.
 |
|
Важным объектом исследований телескопа Hubble стали планетарные туманности - посмертный этап эволюции звезд типа нашего Солнца. По мере истощения запасов
термоядерного горючего они начинают периодически выбрасывать свое вещество в окружающее пространство, переходя в состояние белого карлика - сверхплотного объекта,
выделяющего энергию за счет медленного гравитационного сжатия. Сброшенные оболочки, освещаемые излучением звездного остатка, формируют сложные структуры, в
которых просматривается динамика процесса испускания вещества.
Ярким примером таких структур могут служить газовые волокна туманности NGC 5189, расположенной в южном созвездии Мухи на расстоянии 1800 световых лет (она имеет неофициальное название «Спираль»). Можно предположить, что туманность была сформирована в процессе взаимодействия двух независимых расширяющихся структур, наклоненных друг к другу. Подобную двойную биполярную структурированность обычно объясняют наличием у «сгоревшей» звезды массивного спутника, который своим притяжением влияет на направление «рек» истекающего газа. Хотя это объяснение весьма правдоподобно, визуально обнаружить такой компаньон в данном случае не удалось. Яркие золотистые кольца состоят из большого количества радиальных нитей и кометоподобных узлов. Обычно они формируются комбинированным воздействием ионизирующего излучения и звездного ветра. Фотография была сделана 6 июля 2012 г. Камерой широкого поля (Wide Field Camera 3) через узкополосные фильтры, центрированные на основные линии эмиссии ионизированных атомов серы, водорода и кислорода. Для определения цвета звезды в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне использовались широкополосные фильтры. |
| КОСМИЧЕСКИЕ ТЕЛЕСКОПЫ |
Поскольку сервисные миссии к обсерватории Hubble больше невозможны (из-за прекращения полетов американских кораблей многоразового использования), ее технические возможности со временем будут только сокращаться, а оборудование - морально устаревать. NASA гарантирует полноценное функционирование телескопа как минимум до 2015 г. Его предполагаемый «сменщик», названный в честь бывшего директора американского космического ведомства Джеймса Уэбба (James Webb Space Telescope -JWST), будет ориентирован в основном на ближний инфракрасный диапазон. Связано это с тем, что в результате развития технологии адаптивной оптики, компенсирующей влияние неоднородностей атмосферы, наземные обсерватории в скором времени смогут делать снимки небесных объектов с «хаббловским» разрешением, затрачивая на это намного меньше средств и усилий, чем требуется для вывода на орбиту и эксплуатации сравнимого по размерам инструмента.
Вид «Хаббла» с борта космического корабля «Атлантис» STS-125
Космический телескоп «Хаббл» (КТХ ; Hubble Space Telescope , HST ; код обсерватории «250») - на орбите вокруг , названная в честь Эдвина Хаббла. Телескоп «Хаббл» - совместный проект НАСА и Европейского космического агентства ; он входит в число Больших обсерваторий НАСА.
Размещение телескопа в космосе даёт возможность регистрировать электромагнитное излучение в диапазонах, в которых земная атмосфера непрозрачна; в первую очередь - в инфракрасном диапазоне. Благодаря отсутствию влияния атмосферы разрешающая способность телескопа в 7-10 раз больше, чем у аналогичного телескопа, расположенного на Земле.
История
Предыстория, концепции, ранние проекты
Первое упоминание концепции орбитального телескопа встречается в книге Германа Оберта «Ракета в межпланетном пространстве» (Die Rakete zu den Planetenraumen ), изданной в 1923 году.
В 1946 году американский астрофизик Лайман Спитцер опубликовал статью «Астрономические преимущества внеземной обсерватории» (Astronomical advantages of an extra-terrestrial observatory ). В статье отмечены два главных преимущества такого телескопа. Во-первых, его угловое разрешение будет ограничено лишь дифракцией, а не турбулентными потоками в атмосфере; в то время разрешение наземных телескопов было от 0,5 до 1,0 угловой секунды, тогда как теоретический предел разрешения по дифракции для орбитального телескопа с зеркалом 2,5 метра составляет около 0,1 секунды. Во-вторых, космический телескоп мог бы вести наблюдение в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах, в которых поглощение излучений земной атмосферой весьма значительно.
Спитцер посвятил значительную часть своей научной карьеры продвижению проекта. В 1962 году доклад, опубликованный Национальной академией наук США, рекомендовал включить разработку орбитального телескопа в космическую программу, и в 1965 году Спитцер был назначен главой комитета, в задачу которого входило определение научных задач для крупного космического телескопа.
Космическая астрономия стала развиваться после окончания Второй мировой войны. В 1946 году впервые был получен ультрафиолетовый спектр .Орбитальный телескоп для исследований Солнца был запущен Великобританией в 1962 году в рамках программы «Ариэль», а в 1966 году НАСА запустило в космос первую орбитальную обсерваторию OAO-1. Миссия не увенчалась успехом из-за отказа аккумуляторов через три дня после старта. В 1968 году была запущена OAO-2, которая производила наблюдения ультрафиолетового излучения и вплоть до 1972 года, значительно превысив расчётный срок эксплуатации в 1 год.
Миссии OAO послужили наглядной демонстрацией роли, которую могут играть орбитальные телескопы, и в 1968 году НАСА утвердило план строительства телескопа-рефлектора с зеркалом диаметром 3 м. Проект получил условное название LST (Large Space Telescope ). Запуск планировался на 1972 год. Программа подчёркивала необходимость регулярных пилотируемых экспедиций для обслуживания телескопа с целью обеспечения продолжительной работы дорогостоящего прибора. Параллельно развивавшаяся программа «Спейс шаттл» давала надежды на получение соответствующих возможностей.
Борьба за финансирование проекта
Благодаря успеху программы ОАО в астрономическом сообществе сложился консенсус о том, что строительство крупного орбитального телескопа должно стать приоритетной задачей. В 1970 году НАСА учредило два комитета, один для изучения и планирования технических аспектов, задачей второго была разработка программы научных исследований. Следующим серьёзным препятствием было финансирование проекта, затраты на который должны были превзойти стоимость любого наземного телескопа. Конгресс США поставил под сомнение многие статьи предложенной сметы и существенно урезал ассигнования, первоначально предполагавшие масштабные исследования инструментов и конструкции обсерватории. В 1974 году, в рамках программы сокращений расходов бюджета, инициированной президентом Фордом, Конгресс полностью отменил финансирование проекта.
В ответ на это астрономами была развёрнута широкая кампания по лоббированию. Многие учёные-астрономы лично встретились с сенаторами и конгрессменами, было также проведено несколько крупных рассылок писем в поддержку проекта. Национальная Академия Наук опубликовала доклад, в котором подчёркивалась важность создания большого орбитального телескопа, и в результате сенат согласился выделить половину средств из бюджета, первоначально утверждённого Конгрессом.
Финансовые проблемы привели к сокращениям, главным из которых было решение уменьшить диаметр зеркала с 3 до 2,4 метра, для снижения затрат и получения более компактной конструкции. Также был отменён проект телескопа с полутораметровым зеркалом, который предполагалось запустить с целью тестирования и отработки систем, и принято решение о кооперации с Европейским космическим агентством. ЕКА согласилось участвовать в финансировании, а также предоставить ряд инструментов и для обсерватории, взамен за европейскими астрономами резервировалось не менее 15 % времени наблюдений. В 1978 году Конгресс утвердил финансирование в размере 36 млн долл., и сразу после этого начались полномасштабные работы по проектированию. Дата запуска планировалась на 1983 год. В начале 1980-х телескоп получил имя Эдвина Хаббла.
Организация проектирования и строительства
Работа над созданием космического телескопа была поделена между многими компаниями и учреждениями. Космический центр Маршалла отвечал за разработку, проектирование и строительство телескопа, Центр космических полётов Годдарда занимался общим руководством разработкой научных приборов и был выбран в качестве наземного центра управления. Центр Маршалла заключил контракт с компанией «Перкин-Элмер» на проектирование и изготовление оптической системы телескопа (Optical Telescope Assembly - OTA ) и датчиков точного наведения. Корпорация «Локхид» получила контракт на строительство для телескопа.
Изготовление оптической системы
Полировка главного зеркала телескопа, лаборатория компании «Перкин-Элмер», май 1979 года
Зеркало и оптическая система в целом были наиболее важными частями конструкции телескопа, и к ним предъявлялись особо жёсткие требования. Обычно зеркала телескопов изготавливаются с допуском примерно в одну десятую длины волны видимого света, но, поскольку космический телескоп предназначался для наблюдений в диапазоне от ультрафиолетового до почти инфракрасного, а разрешающая способность должна была быть в десять раз выше, чем у наземных приборов, допуск для изготовления его главного зеркала был установлен в 1/20 длины волны видимого света, или примерно 30 нм.
Компания «Перкин-Элмер» намеревалась использовать новые станки с числовым программным управлением для изготовления зеркала заданной формы. Компания «Кодак» получила контракт на изготовление запасного зеркала с использованием традиционных методов полировки, на случай непредвиденных проблем с неопробированными технологиями (зеркало, изготовленное компанией «Кодак», в настоящее время находится в экспозиции музея Смитсоновского института). Работы над основным зеркалом начались в 1979 году, для изготовления использовалось стекло со сверхнизким коэффициентом теплового расширения. Для уменьшения веса зеркало состояло из двух поверхностей - нижней и верхней, соединённых решётчатой конструкцией сотовой структуры.
Резервное зеркало телескопа, Смитсоновский музей авиации и космонавтики, Вашингтон
Работы по полировке зеркала продолжались до мая 1981 года, при этом были сорваны первоначальные сроки и значительно превышен бюджет. В отчётах НАСА того периода выражаются сомнения в компетентности руководства компании «Перкин-Элмер» и её способности успешно завершить проект такой важности и сложности. В целях экономии средств НАСА отменило заказ на резервное зеркало и перенесло дату запуска на октябрь 1984 года. Окончательно работы завершились к концу 1981 года, после нанесения отражающего покрытия из алюминия толщиной 75 нм и защитного покрытия из фторида магния толщиной в 25 нм.
Несмотря на это, сомнения в компетентности «Перкин-Элмер» оставались, поскольку сроки окончания работ над остальными компонентами оптической системы постоянно отодвигались, а бюджет проекта рос. Графики работ, предоставляемые компанией, НАСА охарактеризовало как «неопределённые и изменяющиеся ежедневно» и отложило запуск телескопа до апреля 1985 года. Тем не менее, сроки продолжали срываться, задержка росла в среднем на один месяц каждый квартал, а на завершающем этапе росла на один день ежедневно. НАСА было вынуждено ещё дважды перенести старт, сначала на март, а затем на сентябрь 1986 года. К тому времени общий бюджет проекта вырос до 1,175 млрд долл.
Космический аппарат
Начальные этапы работ над космическим аппаратом, 1980
Другой сложной инженерной проблемой было создание аппарата-носителя для телескопа и остальных приборов. Основными требованиями были защита оборудования от постоянных перепадов температур при нагреве от прямого солнечного освещения и охлаждения в тени Земли и особо точное ориентирование телескопа. Телескоп смонтирован внутри лёгкой алюминиевой капсулы, которая покрыта многослойной термоизоляцией, обеспечивающей стабильную температуру. Жёсткость капсулы и крепление приборов обеспечивает внутренняя пространственная рама из углепластика.
Хотя работы по созданию космического аппарата проходили более успешно, чем изготовление оптической системы, «Локхид» также допустила некоторое отставание от графика и превышение бюджета. К маю 1985 года перерасход средств составил около 30 % от первоначального объёма, а отставание от плана - 3 месяца. В докладе, подготовленном Космическим центром Маршалла, отмечалось, что при проведении работ компания не проявляет инициативу, предпочитая полагаться на указания НАСА.
Координация исследований и управление полётом
В 1983 году, после некоторого противоборства между НАСА и научным сообществом был учреждён Научный институт космического телескопа. Институт управляется Ассоциацией университетов по астрономическим исследованиям (Association of Universities for Research in Astronomy ) (AURA) и располагается в кампусе университета Джонса Хопкинса в Балтиморе, штат Мэриленд. Университет Хопкинса - один из 32 американских университетов и иностранных организаций, входящих в ассоциацию. Научный институт космического телескопа отвечает за организацию научных работ и обеспечение доступа астрономов к полученным данным; эти функции НАСА хотело оставить под своим контролем, но учёные предпочли передать их академическим учреждениям.
Европейский координационный центр космического телескопа был основан в 1984 году в городе Гархинг, Германия для предоставления аналогичных возможностей европейским астрономам.
Управление полётом было возложено на Центр космических полётов Годдарда, который находится в городе Гринбелт, Мэриленд, в 48 километрах от Научного института космического телескопа. За функционированием телескопа ведётся круглосуточное посменное наблюдение четырьмя группами специалистов. Техническое сопровождение осуществляется НАСА и компаниями-контакторами через Центр Годдарда.
Запуск и начало работы
Старт шаттла «Дискавери» с телескопом «Хаббл» на борту
Первоначально запуск телескопа на орбиту планировался на октябрь 1986 года, но 28 января приостановила программу «Спейс шаттл» на несколько лет, и запуск пришлось отложить.
Всё это время телескоп хранился в помещении с искусственно очищенной атмосферой, его бортовые системы были частично включены. Расходы на хранение составляли около 6 млн долл. в месяц, что ещё больше увеличило стоимость проекта.
Вынужденная задержка позволила произвести ряд усовершенствований: солнечные батареи были заменены на более эффективные, был модернизирован бортовой вычислительный комплекс и системы связи, а также изменена конструкция кормового защитного кожуха с целью облегчить обслуживание телескопа на орбите.Кроме того, программное обеспечение для управления телескопом было не готово в 1986 году и фактически было окончательно написано только к моменту запуска в 1990 году.
После возобновления полётов шаттлов в 1988 году запуск был окончательно назначен на 1990 год. Перед запуском накопившаяся на зеркале пыль была удалена при помощи сжатого азота, а все системы прошли тщательное тестирование.
24 апреля 1990 года
на орбиту Земли был запущен орбитальный телескоп "Хаббл"
, сделавший за почти четверть века своего существования немало великих открытий, проливших нам свет на Вселенную, ее историю и тайны. И сегодня мы расскажем про эту ставшую к нашему времени легендарной орбитальную обсерваторию, ее историю
, а также про некоторые важные открытия
, сделанные с ее помощью.
История создания
Идея размещения телескопа , где его работе ничего не будет мешать, появилась еще в межвоенные годы в работах немецкого инженера Германа Оберта, но теоретическое обоснование этому выдвинул в 1946 году американский астрофизик Лейман Спитцер. Его так захватила идея, что он посвятил ее реализации большую часть своейнаучной карьеры.Первый орбитальный телескоп был запущен Великобританией в 1962 году, а соединенными Штатами Америки – в 1966. Успехи этих аппаратов окончательно убедили мировую научную общественность в необходимость постройки большой космической обсерватории, способной заглянуть даже в самую глубь Вселенной.
Работа над проектом, который со временем превратился в телескоп «Хаббл», началась в 1970 году, но долгое время финансирование не было достаточным для успешной реализации задумки. Бывали периоды, когда американские власти вообще приостанавливали финансовые потоки.
Подвешенное состояние закончилось в 1978 году, когда Конгресс США выделил на создание орбитальной лаборатории 36 миллионов долларов. Тогда же началась активная работа по проектированию и строительству объекта, к которой подключились многие научные центры и технологические компании, всего тридцать два учреждения по всему миру.
Изначально планировалось вывести телескоп на орбиту в 1983, потом эти сроки перенесли на 1986. Но катастрофа космического челнока «Челленджер» 28 января 1986 вынудила еще раз пересмотреть дату запуска объекта. В результате «Хаббл» отправился в Космос 24 апреля 1990 на шаттле «Дискавери».
Эдвин Хаббл
Уже в начале восьмидесятых годов проектируемый телескоп получил имя в честь Эдвина Пауэлла Хаббла – великого американского астронома, внесшего огромный вклад в развитие нашего понимания, о том, что такое Вселенная, а также какой должна быть астрономия и астрофизика будущего.
Это именно Хаббл доказал, что во Вселенной есть и другие галактики, помимо Млечного пути, а также заложил основу теории Расширения Вселенной.
Эдвин Хаббл умер в 1953 году, но стал одним из основателей американской школы астрономии, ее самым известным представителем и символом. Недаром в честь этого великого ученого назван не только телескоп, но и астероид.
Самые значимые открытия телескопа «Хаббл»
В девяностых годах двадцатого века телескоп «Хаббл» стал одним из самых знаменитых и упоминаемых в прессе рукотворных объектов. Фотографии, сделанные этой орбитальной обсерваторией, печатали на первых полосах и обложках не только научные и научно-популярные журналы, но и обычная пресса, в том числе, желтые газеты.
Открытия, сделанные при помощи «Хаббла», значительно перевернули и расширили человеческое представление о Вселенной и продолжают это делать до сих пор.
Телескоп сфотографировал и отправил на Землю более миллиона снимков с высоким разрешением, позволяющих заглянуть в такие глубины Вселенной, куда невозможно забраться иным способом.
Одним из первых поводов у СМИ заговорить о телескопе «Хаббл» стали его снимки кометы Шумейкеров-Леви 9, которая в июле 1994 года столкнулась с Юпитером. Примерно за год до падения при наблюдении за этим объектом орбитальная обсерватория зафиксировала его разделение на несколько десятков частей, которые затем и падали в течение недели на поверхность планеты-гиганта.
Размеры «Хаббла» (диаметр зеркала – 2,4 метра) позволяет ему проводить исследования в самых разных областях астрономии и астрофизики. К примеру, с его помощью были сделаны снимки экзопланет (планет, находящихся за пределами Солнечной системы), наблюдать за агонией старых звезд и рождением новых, находить загадочные черные дыры, исследовать историю Вселенной, а также проверять актуальные научные теории, подтверждая их или опровергая.
Модернизация
Несмотря на запуск и других орбитальных телескопов, «Хаббл» продолжает оставаться главным инструментом звездочетов нашего времени, постоянно поставляя им новую информацию из самых отдаленных уголков Вселенной.Однако со временем в эксплуатации «Хаббла» начали возникать проблемы. К примеру, уже в первую неделю работы телескопа оказалось, что у главного его зеркала есть дефект, не позволяющий добиться ожидаемой резкости изображений. Так что пришлось прямо на орбите установить на объект систему оптической коррекции, состоящую из двух внешних зеркал.
Для ремонта и модернизации орбитальной обсерватории «Хаббл» было проведено четыре экспедиции к ней, в рамках которой на телескоп устанавливалось новое оборудование –камеры, зеркала, солнечные батареи и другие приборы, позволяющие улучшить работу системы и расширять сферу действий обсерватории.
Будущее
После последней модернизации, произошедшей в 2009 году, было принято решение, что телескоп «Хаббл» будет оставаться на орбите до 2014 года, когда его заменит новая космическая обсерватория – «Джеймс Уэбб». Но сейчас уже известно, что срок эксплуатации объекта будет продолжен, по крайней мере, до 2018, а то и 2020.К настоящему времени развитие оптики и астрономии привело к разнообразию и применяемых систем телескопов. Виды телескопов различают по назначению, по применяемой оптической схеме и по устройству монтировки.
По назначению телескопы бывают визуальные и фотографические, последние подразделяются на инфракрасные, телескопы видимого диапазона, ультрафиолетовые и рентгеновские. Существуют также солнечные телескопы и внезатменные коронографы – инструменты, позволяющие получить изображение солнечной короны. По применяемой оптической схеме все разновидности телескопов можно разделить на линзовые (рефракторы), зеркальные (рефлекторы) и зеркально-линзовые (катадиоптрики). Монтировка телескопа бывает неподвижная (с внешним перенаправлением света), азимутальная (с вертикальным и горизонтальным поворотом) и экваториальная (с поворотом относительно небесной сферы). Кроме оптических, возможны также радио- и нейтринные телескопы, но смотреть ни в те, ни в другие нельзя и вся информация получается электронной обработкой сигналов с различных датчиков.
Звёздные телескопы профессиональной астрономии в настоящее время достигли апертуры 8 – 11 м. По своему конструктивному исполнению это рефлекторы для съемки в прямом фокусе, из-за малых полей не оснащенные никакой промежуточной оптикой. Целью их является наивысшее разрешение при как можно большей светосиле, что ведет к необходимости подстраивать форму главного зеркала под атмосферные флуктуации.
Такая, как её называют, адаптивная оптика, впервые возникла в 1980-е годы применительно к боевым лазерным системам, предназначенным для уничтожения спутников, гражданское её применение началось в телескопах VLT Европейской Южной обсерватории, установленных в Чили. Зеркала всех пяти телескопов этой группы, имеющие апертуру 8,3 метра могут быстро деформироваться на небольшую величину с помощью системы гидравлических домкратов, размещенных с их тыльной стороны. Величина деформаций рассчитывается ЭВМ в реальном времени исходя из искажений тестового изображения “искусственной звезды”, создаваемой в верхних слоях атмосферы установленным на телескопе инфракрасным лазером.
Чуть в стороне от тестового изображения тем же зеркалом создается рабочее, идущее на исследовательские задачи.
В двух телескопах имени Кека, установленных на гавайской обсерватории США и имеющих апертуру свыше 11 м применяется аналогичный принцип компенсации атмосферных искажений, но вместо цельного зеркала изображение на фотоприемнике создается целой системой из десятков сегментов, каждый из которых поворачивается собственным домкратом. Эти инструменты уже превзошли по разрешающей способности орбитальный телескоп имени Хаббла, но существуют европейские и американские проекты телескопов с сегментированными зеркалами апертурой 30 – 60 метров.
Тем не менее, если в общем случае апертура в 20 метров для оптического телескопа пока недостижима, то для некоторых частных задач она может составлять десятки и сотни метров. Речь о сведении в одну точку изображений с двух разных телескопов, нацеленных на один и тот же участок неба. Такой принцип, называемый в астрономии фокусом Кудэ, используется в задачах звёздной интерферометрии, позволяющей восстанавливать изображения отдельных звёзд и точно измерять диаметр их дисков, недостижимый никакими другими способами. Тем не менее, ни простая фотосъёмка, ни тем более визуальное наблюдение по такой схеме ничего не даст – необходима компьютерная обработка серии снимков. Примером действующего звёздного интерферометра является австралийская система с расстоянием 188 метров между телескопами.
Для широкопольных наблюдений и целенаправленного поиска новых объектов, таких как новые звёзды, астероиды и транснептуновые объекты применяются виды телескопов преимущественно катадиоптрической схемы – Шмидта, Гамильтона или Максутова. Не последнюю роль в организации подобных поисков играет и скорость экспозиции, передачи данных и их обработки на ЭВМ. Определенный шанс на успех есть и у любителя, вооруженного цифровой зеркальной фотокамерой с 200 – 300 мм телеобъективом. Причем по фокусному расстоянию, а не по апертуре – профессионалы никогда не смогут одновременно наблюдать везде, а вспыхнувшая Новая часто видна и в обыкновенный бинокль.
Рефракторы в профессиональной звёздной астрономии остались теперь только в виде упомянутых телеобъективов и искателей более крупных инструментов. Огромные ахроматы прошлого и визуально и фотографически полностью перекрываются более чем скромными рефлекторами и катадиоптриками. Апохроматы в основном задействуют на поиске космического мусора и околоземных объектов в диапазоне самых малых апертур – здесь они оказываются выигрышными.
Солнечные телескопы, как следует из их названия, предназначены для наблюдения одного-единственного космического объекта. Наблюдения по понятным причинам ведутся днем и имеют свою специфику. Прежде всего, необходимо ослабить яркость создаваемого солнечным телескопом изображения в несколько сот тысяч раз. Эта задача решается установкой апертурных солнечных фильтров.
Кроме того, вся оптика отражательных солнечных телескопов не имеет покрытия, что однако, обеспечивает ослабление яркости только в десятки раз. Другая часть достигается применением сверхнизкой светосилы, растягивающей итоговое изображение в круг диаметром до метра и выше при умеренной апертуре самого телескопа. Последняя впрочем не должна быть слишком малой величиной и обеспечивать разрешающую способность, достаточную для различения объектов на поверхности Солнца, разделенных промежутком не более нескольких сотен километров.
Сочетание этих, во многом противоречивых требований, приводит к тому, что солнечный телескоп часто выполняют неподвижным, для чего строится специальная башня. В этом случае лучи дневного светила направляются в башню с помощью целостата – специальной системы из двух плоских зеркал превосходящих по размеру апертуру телескопа.
Специфика наблюдений с Земли приводит к тому, что мы не можем наблюдать обратную сторону Солнца пока она не повернется к нам примерно через 29 дней. Этот недостаток полностью устранен в космической системе SOHO, в которой три солнечных телескопа размещены на станциях, выведенных на гелиоцентрическую орбиту и размещенных в вершинах подвижного равностороннего треугольника.
“Родственниками” солнечных телескопов являются внезатменные коронографы – устройства еще более узкой специализации. Ни солнечные пятна ни гранулы в них смотреть нельзя, зато тусклое сияние короны отсекается одновременно и от атмосферной засветки и от мощного свечения самого диска.
Коронограф был изобретен французским оптиком Лио в 1862 году, но по-настоящему им заинтересовались в годы Второй мировой войны, когда по форме солнечной короны предсказывали магнитные бури. Реализация порядком забытой идеи стала секретной – до начала 50-х годов. С изобретением узкополосных фильтров, настроенных на линии поглощения спектров водорода и кальция коронограф стал общедоступным и может быть продан любому желающему.
Ультрафиолетовые телескопы по устройству близки к обычным рефлекторам. Земная атмосфера пропускает ультрафиолетовое излучение ближней области, с длиной волны до 350 нм, поэтому наземные ультрафиолетовые телескопы размещают в высокогорных районах. Объектами их исследования могу быть как отдельные звёзды, так и галактики, которые регистрируются по выбросам ультрафиолетового излучения при процессах, происходящих в их ядрах. Вследствие меньшей длины волны оптика ультрафиолетовых телескопов должна быть выполнена с большей точностью, чем телескопов видимого диапазона.
Лимитирующим элементом по светопропусканию являются преломляющие детали, которые в случае небольших объективов выполняются из плавленого кварца. В этом случае допускается остаточный хроматизм. Создание широкопольных ультрафиолетовых телескопов представляет собой серьезную технологическую проблему, так как в обычных камерах Шмидта и Ричи-Кретьена используются корректирующие линзы, которые из кварца изготовить затруднительно. Одним из путей решения является т.н. зеркальная камера Шмидта, в которой корректирующий элемент выполнен в виде наклонно установленного зеркала с профилем, близким к плоскому. Такая система иногда устанавливается на спутниках, но очень чувствительна к разъюстировке.
Инфракрасные телескопы дают уникальную возможность наблюдать звёзды сквозь пылевые облака, ослабляющие их видимый блеск в видимом диапазоне на несколько сот звёздных величин. Это связано с тем, что излучение нагревает частицы пыли и переизлучается ей уже в инфракрасном диапазоне. В частности, такой метод наблюдений позволил построить замкнутую орбиту звезды, близко обращающейся вокруг центра нашей Галактики, что дало достоверное доказательство того, что центральный объект является черной дырой.
Кроме звёзд, объектами наблюдений в такие телескопы могут являться планеты солнечной системы и их спутники, что дает возможность уточнить структуру их поверхности по характеру её теплового излучения. Большая проницающая способность позволяет использовать инфракрасные телескопы для поиска транснептуновых объектов и околоземных астероидов.
Вследствие специфики теплового излучения инфракрасный телескоп всегда должен быть сильно охлажден. Криостат – устройство, поддерживающее телескоп при постоянной отрицательной температуре, ранее выполнялось на основе “сухого льда” - твердой углекислоты, затем стал использоваться жидкий азот и в настоящее время – жидкий гелий. Инфракрасная матрица – очень дорогостоящее устройство, стоимость которого доходит до миллионов $. Оптика инфракрасных телескопов преимущественно зеркальная, вследствие большей длины волны теплового излучения чем видимого, оптика может быть выполнена с меньшей степенью точности. Крупнейший наземный инфракрасный телескоп установлен на Европейской Южной Обсерватории в Чили и имеет алюминиевое зеркало с адаптивной оптикой общей апертурой 12 м.
Рентгеновские телескопы в большинстве случаев выводятся в космос, так как земная атмосфера сильно ослабляет рентгеновские лучи. Другой спецификой принимаемого излучения является практическое отсутствие его преломления большинством прозрачных материалов и отражение металлами только под очень острым углом. Это вынуждает применять фокусирование высокоэнергетических рентгеновских квантов либо с помощью внеосевых параболических зеркал со специальным покрытием, либо использовать принцип кодирующей апертуры.
В первом случае зеркало размещается почти по касательной к падающему волновому фронту и в большинстве случаев покрывается золотом или иридием. Иногда может использоваться диэлектрическое покрытие, доходящее до нескольких сотен слоёв. При использовании кодирующей апертуры изображение на фотоприемнике создается пропусканием исследуемого излучения через матрицу, образованную прозрачными и непрозрачными ячейками, размещенными в определенной последовательности. Восстанавливает полученное изображение бортовая ЭВМ космического аппарата.
Таким образом, виды телескопов современной астрономия представляют собой мощные средства наблюдений, которые в последние годы приводят к поистине революционным открытиям.
2.Астрономи́ческая обсервато́рия
Астрономи́ческая обсервато́рия - учреждение, предназначенное для проведения систематических наблюдений небесных тел; возводится обыкновенно на высокой местности, с которой открывался бы большой кругозор во все стороны. Каждая обсерватория оборудована телескопами, как оптическими, так и работающими в других областях спектра (Радиоастрономия).
Его появление в 2025 году знаменует настоящий прорыв в астрономии. Диаметр зеркала превысит втрое самый большой на сегодня и составит 10 метров.
Российские учёные начали работу над созданием телескопа под названием «Миллиметрон», не имеющего аналогов в мире ни по размеру, ни по мощности. Об этом сообщает «Российская газета ». Его появление станет хорошими новостями для науки и знаменует настоящий прорыв в астрономии. Это будет самый крупный подобный объект в истории. Его точность поражает воображение: в миллиард раз лучше, чем у глаза человека.
В основе работы телескопа будет лежать большое зеркало диаметром 10 метров. Для сравнения, у самого крупного подобного объекта «Гершель» этот показатель втрое меньше. Зеркало будет представлять собой более 20 своего рода лепестков, каждый из которых в свою очередь будет разделён на три дольки. Все эти части будут подвижными для возможности настройки и корректировки телескопа. Зеркальная поверхность будет выполнена с ювелирной точностью: допустимое отклонение составляет всего 10 микрон (0,01 миллиметра). Радиус действия телескопа составит полтора миллиона километров.
Интересно, что при создании подобных аппаратов часто возникают сложные научные задачи, о которых рядовой читатель хороших новостей и не догадывается. Например, важнейшей проблемой для учёных является охлаждение поверхности зеркала до температуры -268°C. Это необходимо поскольку аппарат сильно нагреется от солнца и начнёт сам излучать тепло, которое в свою очередь создаст непреодолимые помехи для приёма сигналов из далёкого космоса. Для охлаждения на «Миллиметроне» будут установлены пять защитных экранов и мощная охлаждающая установка, работающая на солнечной энергии.
Отдельной сложной задачей является доставка такого чуда техники на околоземную орбиту. С Земли телескоп отправится в компактном собранном состоянии, а уже в космическом пространстве раскроются, подобно цветку с многочисленными лепестками.
Что же даст нам, землянам, создание и отправка в космос столь грандиозного научно-исследовательского аппарата? Прежде всего, он позволит изучать пространство Вселенной почти во всех диапазонах волн (рентгеновские лучи, инфракрасные, гравитационные волны, гамма-лучи и другие). При этом он будет работать с максимально возможным на данный момент угловым разрешением . Последние научные данные свидетельствуют, что космос - не пустое пространство. Напротив, он буквально нашпигован различными объектами. Их плотность учёные сравнивают с содержимым банки красной икры. Однако изучить все эти пока непонятные для людей объекты можно лишь обладая современным аппаратом, которого пока в мире нет.
Что будет изучать телескоп «Миллиметрон»
- Чёрные дыры. В последнее время ряд астрономов заявили, что они не существуют вовсе. «Есть ли они в реальности?» - на этот вопрос ответит «Миллиметрон».
- Процесс образования звёзд и планет, а параллельно с этим поиск внеземной жизни.
- Как эволюционируют галактики после Большого Взрыва.
- Так называемые «тёмную материю» и «невидимую энергию». Их существование предполагают некоторые астрономы, но узнать об этих явлениях подробнее пока не получается.
Запуск телескопа «Миллиметрон» планируется произвести к 2025 году. Сейчас работы по его созданию уже начаты. Напомним, что в данный момент на околоземной орбите расположен другой телескоп, по преимуществу разработанный в России - «Радиоастрон ». Он был запущен в 2011 году и продолжит работать даже после запуска своего собрата. Самым мощным телескопом в мире пока считается американский «Хаббл».