Інструментальна астрономія стоїть на порозі докорінної зміни, яку можна порівняти з метаморфозою у комах, коли з лялечки вилуплюється метелик. Телескопи підуть в космос, наземна астрономія відходитиме від гігантських інструментів, круг її задач значно звузиться. Впевнений, вже найближчими роками ми побачимо перші ознаки такої метаморфози.
В чому проблема?
Орбітальне сміття
Астрономічні спостереження традиційними методами і за допомогою наземних телескопів вже в найближчому (5…15 років) майбутньому стануть фізично неможливими через прогресуюче «забруднення» навколоземного простору штучними об’єктами. Кількість рукотворних об’єктів на орбіті Землі вже досягла того рівня, коли астрономічні спостереження з поверхні відчутно ускладнені. Але епоха куб-сатів та глобального космічного інтернету ледь починається. З кожним новим запуском чергової «жмені залізяк» умови для спостережень невідворотно погіршуються. Не забуваймо, що свій вагомий вклад в це «забруднення» вносять і військові дядьки. GPS — то їхня іграшка. І ще безліч іграшок. Різних і всяких. І на них не діють ніякі аргументи, окрім військової доцільності з огляду на вимоги національної безпеки.
Дякую пану Марку Фролову за шикарну інтерактивну ілюстрацію до суті проблеми.
Потреби людства
Ніякі заборонні заходи бюрократій будь-якого рівня не матимуть суттєвого значення, вони здатні лише на якийсь час ускладнити життя космічно-орієнтованим бізнесам і, можливо, трохи відтягти настання згаданої події, але не розвернути маховик розвитку цивілізації. Тому що переваги від «космічного забруднення» у повсякденному житті вже торкаються левової частки людства. І жодна демократична бюрократія не зможе опиратися вимогам своїх виборців.
Реакція суспільства
Будівництво наземних телескопів стикається не лише з технічними проблемами забезпечення успішної роботи на дні атмосфери, в умовах сильної гравітації та вимушеної необхідності розташування у віддалених, важкодоступних місцях, але інколи і з прямими протестами місцевого населення. TMT тому добрий приклад.
То що ж робити?
Попри поширену думку, що космонавтика є ворогом астрономії, насправді розвиток космічних технологій відкриває для астрономії можливості, про які навіть не мріяли Гершель з Ньютоном. Астрономічні інструменти мають піти в космос. І для цього вже зараз ми бачимо всі передумови:
Технологічна сумісність
Практично всі діючі і заплановані проекти будівництва інструментальної оптичної астрономії зорієнтовані не на монолітні дзеркала, а складаються з відносно невеликих дзеркал, що зібрані до купи і працюють як одне ціле.
Ця технологія добре відпрацьована і вже поширюється на орбітальні інструменти. Тобто, вже зараз можуть створюватися орбітальні телескопи на порядки потужніші за найкращі наземні інструменти. Чому? Тому що нарощування діаметрів дзеркал в умовах космосу не стримується гравітацією, вони не знатимуть дошкульного впливу атмосфери і опиняться над орбітальним «сміттям» Землі.
Засоби доставки
На прикладі телескопа Джеймса Вебба ми бачимо початковий етап застосування нових технологічних рішень. Зверніть увагу на компоновку апарата. Його складене дзеркало буквально запресовують в габарити відносно невеликого головного обтікача доволі слабкої ракети. А тепер уявіть, скільки всього можна запхати під такий обтікач.
А особливо на ракетах класу BFR (той, що крайній справа)
Остаточне збирання в космосі
Наразі багато стартапів так чи інакше пов’язані з будівництвом та інженерними маніпуляціями в умовах космосу. Варто згадати, наприклад, проекти класу Archinaut One та Axiom Space. По суті, вони вже зараз закладають технологічний базис космічного будівництва, який буде використаний в майбутніх проектах створення астрономічних інструментів. Адже остаточне збирання і розгортання габаритних дзеркал в умовах космосу дозволить обійти габаритні і вантажні обмеження на один підйом, які зараз стримують нарощування діаметру дзеркал космічних телескопів.
Конвергенція вартості
Конвергенція вартості наземних та орбітальних інструментів це об’єктивний процес, адже якщо і наземні, і космічні дзеркала складатимуться з приблизно однакових елементів, вирішальний внесок у загальний кошторис вноситиме супутня інфраструктура та «оздоба» телескопу. Один лише приклад. Не знаю напевно, але можу передбачити, що вартість поворотного куполу ТМТ співставна, а то і перевищує вартість всіх робіт з виведення аналогічного телескопа (в розібраному вигляді, звісно) на орбіту. А в космосі купол не потрібен. Ще для «наземника» треба побудувати дорогу на кількадесят кілометрів у високогір’ях, за сотні кілометрів від великих міст, та протягти туди ЛЕП, та збудувати ціле супутнє містечко, та потім довезти туди компоненти телескопа і скласти їх до купи і… ще багато всякого «дріб’язку» штибу водометів для відлякування аборигенів.
З іншого боку, значне збільшення вантажопідйомності ракетоносіїв, зменшення питомої вартості виведення вантажів на орбіту та розвиток технологій космічного монтажу/будівництва, невпинно наближають той момент, коли вартість космічних інструментів зрівняється з вартістю наземних аналогів, а потім стане і меншою, ніж в останніх.
Висновки
- Астрономічна спільнота вже зараз має визнати проблемний клінч приреченості наземних інструментів
- Їй слід перемкнути всю свою увагу на перепрофілювання своєї майбутньої діяльності з головною задачею створення великих інструментів космічного базування. Такий перехід не буде легким, але радикально збільшить можливості астрономії як науки, помножить на нуль проблему перешкод від «орбітального сміття» і дозволить максимально ефективно використовувати наявні кошти, не гупаючи мільярди в приречені наземні споруди.
- Консорціуми з побудови наземних телескопів-гігантів є доброю наукою міжнародної кооперації і довели свою ефективність та оптимальність. Саме на таких принципах я бачу вихід астрономії в космос.