«Машина открытий» НАСА: что американцы собрались отправить в космос
НАСА готовится запустить новейший космический телескоп
Космический телескоп НАСА «Нэнси Грейс Роман», предназначенный для поиска невидимых и тусклых космических объектов, должен был стартовать на борту тяжелой ракеты SpaceX Falcon Heavy в воскресенье в 7:26 утра по восточному времени из Космического центра Кеннеди во Флориде.
В течение следующих пяти лет наблюдения с помощью телескопа размером с автобус могут дать ответы на вечные загадки, такие как темная энергия, которая подпитывает необъяснимое ускоряющееся расширение Вселенной, и темная материя, которая обеспечивает структуру космоса, но остается невидимой. Это могло бы позволить астрономам обнаружить ранее невидимые галактики и экзопланеты, миры, вращающиеся вокруг звезд за пределами нашей Солнечной системы, а также планеты-изгои, которые вообще не вращаются вокруг звезд, отмечает CNN.
“Роман подарит Земле новый атлас Вселенной”, — заявил администратор НАСА Джаред Айзекман, когда космическое агентство представило готовый телескоп 21 апреля в Центре космических полетов имени Годдарда в Мэриленде.
Благодаря возможностям съемки, которые более чем в 1000 раз превосходят возможности космического телескопа «Хаббл», «Роман» позволит проводить принципиально иные научные наблюдения, которые невозможно осуществить ни с помощью «Хаббла», ни с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб».
«Вместе эти три миссии будут дополнять друг друга, давая нам более полную картину космоса и расширяя наше представление о Вселенной», — говорит доктор Ники Фокс, заместитель руководителя Управления научных миссий НАСА.
После запуска «Роману» потребуется около трех месяцев, чтобы выйти на орбиту на расстоянии около 1,6 миллиона километров от Земли. За это время обсерватория пройдет процедуру ввода в эксплуатацию — тестирование приборов в космосе и развертывание антенны, которая будет передавать на Землю огромные изображения, полученные с помощью «Романа».
Ожидается, что телескоп будет передавать по одному терабайту данных в день — это все равно что транслировать 1 миллион песен с расстояния в 1 миллион миль на Землю, как отмечает Джереми Перкинс, специалист по интеграции и тестированию телескопа «Роман» в Центре космических полетов имени Годдарда.
Разработка телескопа стоимостью около 4,3 миллиарда долларов велась около десяти лет и стала приоритетом для научного сообщества примерно 16 лет назад. Ученые со всего мира с нетерпением ждут беспрецедентных открытий, которые может сделать «Роман».
«Когда вы разрабатываете инструмент, который радикально отличается от всего, что у вас было раньше, вы открываете для себя то, о существовании чего даже не подозревали, — комментирует Доминик Бенфорд, научный сотрудник программы Roman в NASA, который более 20 лет участвует в проектах, связанных с этой концепцией. – Одна из задач Roman как исследовательской машины — дать людям возможность задавать Вселенной вопросы, которые мы пока даже не можем себе представить».
Космические телескопы NASA уже давно исследуют вопросы, которые могут изменить нашу жизнь, и во многом эти возможности появились благодаря «блестящему астроному» Нэнси Грейс Роман, в честь которой и названа эта обсерватория, по словам доктора Шона Домагала-Голдмана, директора отдела астрофизики в NASA.
В 1960-х годах Роман была первым руководителем отдела астрономии в NASA и стала основоположницей идеи астрономических наблюдений из космоса, осознав преимущества размещения телескопов над земной атмосферой, которая мешает наблюдениям. Она стала известна как «мать космического телескопа “Хаббл”».
«Хотя её чаще всего ассоциируют с первыми космическими телескопами, на самом деле она заслуживает признания за весь наш флот телескопов, — говорит Домагал-Голдман. – Каждый раз, когда мы создаем новый космический телескоп, мы расширяем его возможности, которых у него не было раньше, и это делает его еще более значимым. Космический телескоп имени Нэнси Грейс Роман не является исключением».
Первые снимки, сделанные телескопом Роман, ожидаются в январе, после чего он приступит к беспрецедентным исследованиям Вселенной с полем зрения, которое более чем в 100 раз превышает поле зрения телескопа «Хаббл» благодаря широкоугольному объективу.
Домагаль-Голдман сравнил возможности телескопа Роман с возможностью одновременно охватить взглядом весь лес и рассмотреть мельчайшие детали деревьев, листьев и птиц. «Конечно, речь идет не о лесе, а об известной нам Вселенной, а птицы и деревья — это сверхновые галактики, планеты и звезды», — сказал он на брифинге в начале августа.
Доктор Джули МакЭнери, старший научный сотрудник проекта телескопа Роман, называет наблюдения, которые будет вести новый телескоп, крупнейшей в истории попыткой составить полную карту планет в галактике Млечный Путь. Он может обнаружить десятки тысяч ранее неизвестных миров и показать, насколько распространены в космосе такие солнечные системы, как наша.
«Мы будем исследовать участки неба, снова, и снова, и снова, чтобы найти что-то новое, что нарушит наш ночной покой, — говорит МакЭнери. — Благодаря обширному охвату телескопа Roman мы сможем находить странные, редкие и необычные объекты. Мы по-новому определим, что значит найти иголку в стоге сена».
По словам Бенфорда, среди этих «иголок» могут оказаться невероятно тусклые свободно плавающие объекты, такие как блуждающие планеты или даже небольшие блуждающие чёрные дыры. Кроме того, с помощью телескопа Roman можно будет получить первое неопровержимое доказательство существования экзолун — спутников, вращающихся вокруг экзопланет.
За пять лет работы телескоп позволит обнаружить миллиарды галактик, тысячи взрывающихся звёзд, называемых сверхновыми, и десятки миллиардов звёзд.
Взрывы звёзд происходят так быстро, что телескопы часто не успевают их зафиксировать. Но у телескопа Roman панорамный обзор, и он может наблюдать сразу несколько таких взрывов, говорит МакЭнери. Сверхновые могут стать «космическими свечами», которые помогут астрономам отследить загадочную силу — тёмную энергию — и понять, какую роль она может играть в ускорении расширения Вселенной.
В 1920-х годах астрономы Жорж Леметр и Эдвин Хаббл обнаружили, что Вселенная расширяется с момента своего рождения 13,8 миллиарда лет назад. Однако исследования, начавшиеся в 1990-х годах, показали, что около 6 миллиардов лет назад что-то спровоцировало ускорение расширения Вселенной, но причина этого до сих пор неизвестна.
Чтобы изучить тёмную энергию, Роман будет измерять, как гравитация искривляет свет на больших космических расстояниях, и в процессе создаст трёхмерную карту распределения тёмной материи. Тёмная материя до сих пор не обнаружена, но считается, что она составляет 85% всей материи во Вселенной и удерживает звёзды и галактики на стабильных орбитах, отмечает CNN. Роман составит карту распределения галактик и скоплений галактик в космосе в поисках характерных гравитационных эффектов, связанных с тёмной материей.
Раскрытие истинной природы тёмной энергии и тёмной материи может помочь астрономам понять, из чего состоит Вселенная, как менялось её расширение с течением времени и есть ли в гравитации что-то ещё, помимо того, что лежит на поверхности. Тёмная материя и тёмная энергия также влияют на распределение и движение объектов, таких как галактики и звёзды, в космосе.
“Roman предназначен для проведения измерений, которые позволят определить, есть ли какая-то фундаментальная разница в том, как устроена Вселенная, по сравнению с тем, как мы думаем, что она работает”, — говорит Бенфорд.
Все данные «Романа» станут общедоступными, как только они будут обработаны на Земле, и станут настоящей сокровищницей для ученых, которые смогут найти ответы на множество космических вопросов.
“Вместо того, чтобы использовать телескоп, который астрономы должны выбрать для наведения на определенный объект, мы просто наносим на карту множество участков неба, — подчеркивает Бенфорд. – Любой, кто интересуется областями звездообразования, умирающими звездами или далекими галактиками, уже знает, что они где-то есть в данных”.
Помимо своего универсального прибора Roman также демонстрирует технологию, называемую коронографом, — доказательство концепции, которая, по словам Макинери, “творит чудеса с физикой”.
Астрономы используют коронографы, чтобы блокировать ослепляющий звездный свет и разглядеть более мелкие детали, такие как планеты, которые могут находиться на орбитах вокруг звезд, отличных от нашего Солнца.
По словам Бенфорда, если бы мы могли видеть Землю и Солнце с большого расстояния из космоса, эти два объекта казались бы невероятно близкими друг к другу, а ослепительно яркий солнечный свет затмевал бы Земной.
«Роман» сможет использовать коронограф в качестве защиты от яркого звездного света, чтобы обнаруживать планеты, которые сложно увидеть вокруг других звезд, и идентифицировать их. Обсерватория сможет увидеть свечение планеты размером с Юпитер или, возможно, с Сатурн, вращающейся вокруг другой звезды, добавил он. Возможно, телескоп даже сможет уловить свет, отраженный от верхних слоев облаков на этих планетах.
Коронографы есть и на «Хаббле», и на «Уэббе», но экспериментальный прибор «Романа» в 100–1000 раз лучше всех существующих аналогов, рассказал Бертран Меннессон, заместитель руководителя проекта «Роман» в Лаборатории реактивного движения NASA в Пасадене, штат Калифорния.
«Коронограф запускают в космос, настраивают и забывают о нем, — рассказал Меннессон в интервью CNN. — Это пассивная система, как в случае с «Уэббом» и «Хабблом». А вот «Роман» — это активная система».
Чтобы компенсировать вибрацию, колебания, тепловое излучение и другие погрешности, в коронографе «Романа» используются зеркала, которые меняют форму в режиме реального времени для поддержания абсолютной точности. Если коронограф будет работать так, как ожидается, это может стать основой для создания будущих обсерваторий, отмечает CNN.
Представьте, что «Роман» может сфотографировать светлячка рядом с прожектором с другого конца страны, — говорит Домагаль-Голдман. Еще сложнее сделать такой же снимок, но без свечения светлячка, когда виден только свет прожектора, отраженный от темного тела светлячка. «Если мы сможем сделать второй снимок, а «Роман» — важный шаг на пути к этому, мы сможем построить нашу следующую флагманскую обсерваторию — Обсерваторию обитаемых миров», — говорит он.
Пока что это всего лишь концепция. Обсерватория обитаемых миров станет первой обсерваторией, предназначенной для фотографирования планет, похожих на Землю, и даже для поиска химических признаков жизни в их атмосферах.
