PopularEditorialNewBest

Космические телескопы ближайшего будущего: От «Джеймса Уэбба» до LIFE. Часть 1

В закладки

Космический телескоп имени Хаббла вот уже более 28 лет трудится на благо земной науки, расширяя горизонты людей о представления Вселенной.
Но ничто не вечно в этом мире, и в скором времени его должен сменить телескоп, который назван в честь астронома Джемса Уэбба (JWST), как когда-то TESS сменил «Кеплер».

James Webb Space Telescope (США)

Джэймс Уэбб в сборе.

«Джеймс Уэбб» обладает составным зеркалом 6,5 метра в диаметре с площадью собирающей поверхности 25 м², скрытым от инфракрасного излучения со стороны Солнца и Земли тепловым экраном. Телескоп будет размещён на гало-орбите в точке Лагранжа L2 системы Солнце — Земля.

Телескоп является наследником Хаббла и планируется, что он его заменит. Он будет видеть всё в инфракрасном диапазоне и в числе первых задач у него стоит обнаружение света первых звёзд и галактик, сформированных после Большого взрыва, изучение формирования и развития галактик, звёзд, планетных систем и происхождения жизни. Также его будут использовать для поиска и слежки за экзопланетами, для поиска биосигнатур в водных мирах Солнечной системы и наблюдением за астероидами и кометами.

Проект представляет собой результат международного сотрудничества 17 стран, во главе которых стоит НАСА, со значительным вкладом Европейского и Канадского космических агентств.

Текущие планы предусматривают, что телескоп будет запущен с помощью ракеты «Ариан-5» 18 декабря 2021 года. В этом случае первые научные исследования начнутся в начале 2022 года. Срок работы телескопа составит не менее пяти лет; запаса хладагента хватит примерно на 10 лет работы.

Однако, помимо уже существующего, но не запущенного Джэймса Уэбба в проектах космических агентств находятся обсерватории, которые будут намного превосходить существующие. О них и пойдет речь в данной статье.

Nancy Grace Roman Telescope (США)

Телескоп Nancy Roman в представлении художника.

Космический телескоп NASA Nancy Grace Roman (или же WFIRST — Wide Field Infrared Survey Telescope, что означает Широкодиапазонная инфракрасная обсервтаория) назван в честь женщины-астронома «матери Хаббла» Нэнси Грейс Роман. Телескоп на данный момент находится на этапе начала сборки и его запуск планируется на 2025 год. Он в 100 раз превосходит возможности «Хаббла» и должен заняться самыми передовыми вопросами в космологии и исследовании экзопланет. Его коронограф сможет находить планеты-сироты, а также производить прямое наблюдения за другими мирами и изучать их атмосферы.

Телескоп RST также должен стать идеологическим наследником и заменой для сразу трех миссий — Хаббла, инфракрасного телескопа WISE и готовящейся к пуску обсерватории «Джеймс Уэбб». RST должна получить первые прямые фотографии экзопланет, раскрыть сущность темной энергии и понять, как распределена материя по Вселенной.

Сюньтянь — «Небесный часовой» (Китай)

Эскиз телескопа.

Сюньтянь («Небесный часовой») — китайский автономный орбитальный модуль с оптическим телескопом. Сюньтянь будет снабжён собственными двигателями и планируется, что при необходимости сможет причаливать к Китайской орбитальной станции для обслуживания и замены научных приборов. Сюньтянь называют «китайским Хабблом». Диаметр его зеркала составит около двух метров, и его разрешение близко к разрешению космического телескопа Хаббл. У этого телескопа диаметр меньше, чем у Хаббла, однако китайская обсерватория будет иметь поле зрения в 300 раз большее, чем поле зрения Хаббла, сохраняя при этом аналогичную разрешающую способность. Широкое поле зрения позволит телескопу наблюдать до 40% неба в течение десяти лет в ближнем ультрафиолетовом и видимом свете.

Китайцы, очевидно, решили иметь возможность стыковать телескоп к космической станции не просто так. Телескопу Хаббла потребовалось несколько полетов с американскими шаттлами для ремонта, модернизации, замены различных компонентов и всё равно он подвергаемся поломкам. Возможность починить космический телескоп непосредственно на орбите является весомым «плюсом» для Китайской космической программы.

На момент написания этой статьи китайцы строят четыре исследовательских центра для анализа данных, собранных телескопом. К наиболее заметным задачам относятся изучение свойств темной материи и темной энергии или формирование и эволюция галактик. Обсерватория будет также содействовать обнаружению и мониторингу транснептуновых объектов (ТНО) и околоземных астероидов.

Запуск «Сюньтяня» должен состоятся уже в следующем году.

Xrism (Япония)

Сейчас трудятся в космосе три японские космические обсерватории: на борту МКС — MAXI (Monitor of All-sky X-ray Image), на солнечно-синхронной орбите — «Хинодэ» (SOLAR-B) и на эллиптической орбите — «Хисаки» (SPRINT-A). Но скоро к ним присоединится рентгеновская обсерватория «Хитоми-2»(XRISM), создаваемая JAXA совместно с NASA и ESAТелескоп был собран компанией Mitsubishi Heavy Industries. Главная задача этого аппарата будет состоять в прояснении свойств пространство-временных структур в рамках общей теории относительности, а именно:

  • изучение истории формирования галактических скоплений;
  • разгадка, каким образом во Вселенной формировались химические элементы и как они «скитались» по космосу;
  • наблюдение за движением материи в окрестностях сверх/ультра массивных черных дыр.

На телескопе будет два отражательных зеркала, на фокусные поверхности которых установят калориметрический спектрометр мягкого рентгена Resolve и камеру Xtend, тоже работающую в мягком рентгене. Запуск миссии должен состоятся уже в следующем году.

Euclid (Европа)

Европейский космический телескоп «Евклид»(Euclid), который был создан в результате слияния трех проектов (DUNE, the Dark Universe Explorer и SPACE) , получивший свое название в честь древнегреческого математика, является частью программы Cosmic Vision Европейского космического агенства. Телескоп будет выполнять свою миссию на протяжении шести лет с возможностью продления еще на 5 лет, в течение которых он изучит природу темной материи и темной энергии.

Используя телескоп размером 1,2м видимого спектра и инфракрасного, Евклид будет обрисовывать форму, яркость и 3D-распределение двух миллиардов галактик, занимающих более одной трети неба. Он измерит геометрию и скорость роста вселенной в самом высоком разрешении из когда-либо ранее доступных, задействовав гравитационное линзирование, космологическое смещение и наблюдения за скоплениями галактик.

Собрав воедино все эти сверхточные измерения, мы должны получить лучшее объяснение того, как ускорение Вселенной изменяется на протяжении времени, находя всё новые и новые подсказки о происхождении, эволюции и конечной судьбе космоса, а также о роли темной материи и темной энергии в каждом из этих процессов, в корне изменяя наше понимание этих все еще не изученных до конца явлений.

Запуск телескопа к точке Лагранжа L2 планируется не ранее июля и не позднее декабря 2022 года.

HabEx (США)

После того, как на орбите заработает HabEx (Exo-S) экзопланетная астрономия должна измениться раз и навсегда. Этот прибор должен будет способен не просто на косвенное обнаружение экзопланет. Он будет способен напрямую наблюдать далёкие миры, обращающиеся вокруг других звезд. Целями HabEx должны стать самые разнообразные внесолнечные миры, начиняя от горячих юпитеров и заканчивая потенциально обитаемыми землеподобными экзопланетами. Основной задачей телескопа будет поиск землеподобных планет их исследование, картирование поверхности и их атмосфер. Исследования миров будут проводиться через прямое наблюдение и анализ световых волн, особенность изменения которых будет говорить о наличии у планеты той или иной биосферы

Для возможности прямого наблюдения за планетами HabEx потребуется каким-то образом блокировать свет звезд, чтобы можно было увидеть менее яркие планеты, расположенные вокруг них. Сделать это можно двумя способами.

Для первого понадобится коронограф, представляющий собой искусственный блокирующий экран, установленный внутри телескопа и закрывающий от него лучи света звезды. В таком случае оставшийся свет может отражаться от других объектов, расположенных возле звезды и может быть пойман специальным детектором. Наличие в телескопе зеркала с изменяемой поверхностью отражения и последующая тонкая настройка позволят разглядеть находящиеся у звезды планеты. Типичным примером использования коронографа является наземные телескопы VLT и Кека.

Второй метод, который и хотят применить для HabEx, будет заключаться в использовании отдельного космического аппарата Starshade в форме подсолнечника, который отлетит от основного телескопа на десятки тысяч км, а затем раскроется и будет блокировать свет звезды, позволяя наблюдать за имеющимися вокруг нее планетами. Особенность конструкции Starshade позволяет создавать очень темную тень, обеспечивая наиболее лучший обзор на интересующий объект.

Раскрытие Starshade.

В дополнении к своей основной задаче по поиску и изучению экзопланет HabEx будет заниматься и вопросами астрофизики; например, наблюдая за реликтовым излучением, или изучать химический состав умирающих звезд до и после их коллапса в сверхновые.

На этом 1 часть материала подошла к концу.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

18
Войдите, чтобы видеть комментарии, участвовать в обсуждении и не видеть рекламу.
Замечательный Юрий Г.
Вечность назад

добре було б порівняльну табличку зібрати з максимально повним набором параметрів згаданих проектів. Включно з оціночними бюджетами

Показать скрытые комментарии

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Отправить Отмена
[X]
If you were unable to log in, try this link.