NASA готовится к запуску космического телескопа Нэнси Грейс Роман, который выведет в космос суперкамеру с разрешением 300 мегапикселей. Это оборудование способно картировать обширные участки неба с высоким разрешением, что знаменует собой значительный сдвиг в масштабах астрономических исследований.
Планируемый запуск 30 августа, обсерватория должна собрать беспрецедентный объем данных и изображений, касающихся галактик, звезд и планет, расположенных за пределами Солнечной системы. Ожидается, что это расширит знания об эволюции Вселенной и подготовит почву для будущих исследований в поисках миров, аналогичных Земле.
Название телескопа увековечивает память астронома Нэнси Грейс Роман (1925–2018), известной как одна из ключевых фигур в разработке программы космических телескопов NASA. Она была первым главой астрономии агентства и посвятила себя убеждению властей и ученых в важности размещения обсерваторий за пределами земной атмосферы.
Это усилие проложило путь для таких миссий, как «Хаббл», запущенный в 1990 году. За свой вклад Роман получила прозвище «Мать Хаббла». Спустя годы ее имя было выбрано для наименования этого нового телескопа, который имеет амбициозную, хотя и отличную от предыдущей, концепцию.
Разработка этой обсерватории осуществлялась при сотрудничестве Космического центра Годдарда, Лаборатории реактивного движения (JPL) и Института космических телескопов (STScI).
В последние недели конструкция оборудования прошла серию строгих испытаний для обеспечения его устойчивости к суровой космической среде. Телескоп подвергался сильным механическим вибрациям, шумовым испытаниям, имитирующим интенсивный звук ракеты при взлете, и термическим вакуумным камерам, которые проверяли его долговечность при экстремальных колебаниях температуры.
После одобрения на всех этапах безопасности телескоп будет отправлен в космос на мощной ракете Falcon Heavy компании SpaceX из Космического центра Кеннеди во Флориде.
Согласно плану NASA, после запуска Роман направится ко второй точке Лагранжа, известной как L2. Эта область расположена примерно в 1,5 миллионах километров от планеты, что составляет почти в четыре раза больше среднего расстояния между Землей и Луной.
Это расположение дает решающее преимущество для обсерватории такого масштаба. Выравнивая Солнце и Землю в одном направлении относительно телескопа, большой щит может блокировать большую часть теплового и светового излучения этих небесных тел. Это помогает поддерживать инструменты в оптимальных рабочих условиях и минимизирует помехи во время наблюдений. L2 также используется космическим телескопом Джеймса Уэбба, который работает в этом же регионе.
Основной технологический прорыв Роман заключается в Инструменте широкого поля (WFI – Wide Field Instrument), колоссальной камере с разрешением 300 мегапикселей. Отличие от «Хаббла» можно упростить: в то время как «Хаббл» известен фиксацией чрезвычайно тонких деталей на относительно небольших участках неба, Роман предложит гораздо более широкий обзор.
Каждое изображение, сделанное Романом, сможет покрыть площадь примерно в сто раз большую, чем та, что наблюдалась «Хабблом» при сопоставимом разрешении. Кроме того, его скорость сканирования будет намного выше, что позволит картировать небо в сотни раз быстрее при определенных наблюдениях. За пять лет работы миссия проанализирует гораздо большую область, чем та, что была охвачена «Хабблом» за десятилетия. Телескоп сможет регистрировать вспышки сверхновых в момент их возникновения, а также документировать столкновения нейтронных звезд и фиксировать быстрые радиовсплески (FRB), предоставляя жизненно важные данные о самых яростных событиях космоса.
Детали исследований экзопланет
Роман также сыграет важную роль в изучении экзопланет — миров, вращающихся вокруг звезд, отличных от Солнца. Одной из используемых технологий будет коронограф — прибор, предназначенный для затемнения части света звезды, что облегчает визуализацию гораздо менее ярких объектов, находящихся рядом с ней.
Принцип работы аналогичен установке барьера перед чрезвычайно ярким источником света. Поскольку звезда может быть в миллионы раз ярче соседней планеты, ее сияние обычно скрывает этот объект. В рамках программы «Космический взгляд» астробиолог Раисса Эстрела, исследователь JPL, подробно рассказала о работе этой технологии. Она объяснила, что коронограф служит для блокировки света родительской звезды, позволяя наблюдать свет, отраженный планетами, которые ее окружают. По ее словам, с помощью такого телескопа станет возможна визуализация самой планетной системы.
Раисса подчеркнула, что это главное отличие оборудования. Она заявила, что это перейдет от косвенного измерения, как это происходит сейчас с «Джеймсом Уэббом», к прямому изображению планет.
Другой метод, который будет использоваться, — гравитационное микролинзирование. В этом сценарии гравитационное притяжение звезды или любого крупного тела искривляет окружающее пространство-время, отклоняя траекторию света, идущего от более далекого источника, действуя как естественная линза. Исследователь Леандро де Алмейда из Отдела астрофизики Национального института космических исследований (INPE) разъяснил физическое явление во время своего участия в программе «Космический взгляд». Он описал, что свет движется по прямой в искривленном пространстве-времени; проходя мимо массивного объекта, луч преломляется и меняет свое направление. Наблюдатель воспринимает это как то, что звезда находится в другой позиции, которая называется изображением.
Анализируя эти изменения в свете, ученые могут идентифицировать объекты, которые в противном случае были бы крайне трудно обнаружить. Раисса отметила, что Роман не был разработан для прямого обнаружения признаков жизни на маленьких каменистых планетах, подобных Земле. Его фокус будет направлен скорее на популяции экзопланет, включая более крупные миры, а также на общую структуру и эволюцию Вселенной.
Тем не менее, технология, разработанная для этой миссии, будет иметь фундаментальное значение для будущего. Как указала эксперт, использование коронографа и популяционных данных Романа послужит подготовкой к ближайшим десятилетиям исследований. Она упомянула, что у нас еще нет технологий для обнаружения молекул в атмосферах, подобных земной, «Земля 2.0», но миссия создает предпосылки для того, чтобы через несколько лет существовал космический телескоп, способный провести такую науку.
Исследовательница подчеркнула, что миссия проложит путь к поиску обитаемых планет. Хотя Роман будет изучать другие планеты, его фокус будет больше на газовых гигантах. Технология не достигнет уровня характеристики планет вроде Земли, но предоставит необходимые знания о прямом изображении экзопланет, которые будут использованы Обсерваторией обитаемых миров для меньших планет. Таким образом, это становится первым шагом на пути к характеристике планет земного типа.
Таким образом, Роман выходит за рамки просто функции гигантской космической камеры. Интегрируя широкий угол обзора, высокое разрешение, передовые методы наблюдения и обработки больших объемов данных, миссия имеет потенциал революционизировать то, как ученые изучают космос. Новое телескоп, помимо создания замечательных изображений, поможет ответить на фундаментальные вопросы о трансформации Вселенной с течением времени, количестве миров за пределами Солнечной системы и потенциале прогресса человечества в поисках сред, подобных нашей.
