Инфракрасный телескоп расправил крылья в небе

Предполагаемый срок полезного использования крылатого телескопа составляет 20 лет – достаточно, чтобы ещё успеть перекрыть достижения всех именитых «коллег» (фото NASA/Jim Ross).

На простой вопрос «Зачем запускать телескоп в космос?» существует такой же простой ответ: «Да видно оттуда лучше!». Астрофизикам нужны увеличительные приборы такой разрешающей способности, что на Земле их использовать затруднительно из-за помех. Вот поэтому телескопы летят в звёздное небо. Правда, удовольствие это дорогое. Но зато существует эффективная альтернатива – телескоп на самолёте.

О представителе последнего типа и пойдёт речь. Причём до сей поры постоянного бортового телескопа (то есть регулярно поднимаемого на высоту лайнером), работающего в ИК-диапазоне, попросту не было. Сейчас же, когда «Стратосферная обсерватория инфракрасной астрономии» (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy — SOFIA) не только «сошла со стапелей», но и впервые показала себя в деле, стоит познакомиться с этим занимательным и беспрецедентным проектом.

SOFIA – совместное детище NASA и немецкого аэрокосмического центра DLR. Этот 17-тонный ИК-телескоп, диаметр главного зеркала которого – 2,5 метра, встроен в отдельный открывающийся отсек самолёта-носителя Boeing 747SP.

Вывод телескопа в стратосферу позволяет избежать поглощения в целом ряде участков электромагнитного излучения. 99% водяного пара в атмосфере находится ниже отметки в 12-14 километров, так что SOFIA в буквальном смысле оставляет все трудности позади.

Немаловажное преимущество бортовых телескопов перед орбитальными обсерваториями: в отличие от спутниковых аналогов, их можно непрерывно обновлять и ремонтировать, не превращая этот процесс (как было с Hubble) в дорогостоящую длинную эпопею (фото NASA).

Как сообщается в пресс-релизе NASA, на днях обсерватория впервые успешно прошла испытания в ночных условиях, на протяжении почти восьми часов проведя массу наблюдений. Координировали процесс десять учёных, находившихся на борту лайнера.

Самый известный из космических телескопов – конечно же Hubble, который ведет наблюдения как в ближнем инфракрасном, так и ближнем ультрафиолетовом диапазоне (иллюстрация Cobra6/Deviantart.com).

В ходе одного из тестовых полётов, датированного декабрём прошлого года, было продемонстрировано во всех деталях, как в процессе полёта «Боинга» открывается уникальная скользящая дверь и зачехлённая SOFIA «смотрит» на небо.

Тогда лайнер находился в воздухе в общей сложности 1 час и 19 минут, а двери отсека с самим телескопом были полностью открыты на протяжении двух минут. Заявленной целью полёта предполагался сбор инженерами данных о течении воздушных потоков снаружи при открытом люке.

А началась история воздушных обсерваторией давным-давно, когда примитивные по нынешним меркам оптические приборы поднимали в небо на примитивных же летательных средствах, в основном аэростатах (впрочем, как мы увидим далее, эта любопытная традиция не канула в небытие). Теперь в распоряжении учёных есть современные самолёты и уникальная техника, а небо остаётся всё там же, и технические трудности — практически всё теми же.

Старые традиции запуска телескопов на воздушном шаре живы и в наши дни: из последних крупных прецедентов можно вспомнить 8 июня 2009 года, когда на севере Швеции запустили аппарат, получивший название SUNRISE. На протяжении пяти дней шеститонный прибор наблюдал за магнитным полем и динамикой Солнца. Ранее в тех же краях телескоп на аэростате испытывало и NASA (фото Carlye Calvin, UCAR).

Любопытный факт: первым идею авиаобсерватории предложил нидерландско-американский астроном Джерард Койпер. В 1960-х годах он собственноручно подал окружающим весьма эксцентричный пример, выставив из окна авиалайнера 30-сантиметровый телескоп. А всего 20 лет спустя NASA уже запускало в воздух бывший военный грузовой самолёт с 90-сантиметровым прибором на борту.

Иллюстрация для сравнения. Слева – фото Юпитера в видимом свете (автор Энтони Уэсли (Anthony Wesley) уже долгие годы неотрывно следит за планетой, не пропуская ни одного инцидента).
Справа: ИК-снимок, сделанный «Софией» во время тестовой миссии 26 мая 2010 (фото NASA/Anthony Wesley).

Бортовые телескопы – своеобразный спецназ в армии оптических наблюдателей. Вместо рутины фиксированной орбиты они совершают отдельные вылеты с чётко обозначенными целями.

Известно, что каждый раз для проведения инфракрасных наблюдений в космосе специалистам приходится сталкиваться с гигантской и трудоёмкой работой отправки большого груза: помимо самого телескопа это ещё и устройства для обработки и передачи информации и охладитель, задача которого уберечь ИК-приёмник от собственного фонового излучения (инфракрасных квантов).

Инфракрасный составной образ центральной части галактики M82, снятый аппаратом SOFIA (фото NASA).

Из-за сопряжённых трудностей за всю историю непосредственно в космосе работало очень мало ИК-телескопов. Первая обсерватория такого типа была запущена только в январе 1983 года, в рамках совместного американо-европейского проекта IRAS.

В состав этого комплекса входил телескоп-рефлектор с диаметром зеркала 57 сантиметров, а детекторы регистрировали длины ИК-волн в 12, 25, 60 и 100 микрометров. IRAS охлаждался жидким гелием (температурой лишь 2,4 К) и после исчерпания запасов охладителя отключился, проработав на орбите в общей сложности 10 месяцев. Его преемником стал японский AKARI, уже вскорости повторивший и превзошедший успехи IRAS.

Позже американский Spitzer принёс настоящий вал открытий, но для научного мира давно уже стало очевидно, что куда проще и дешевле создать инфракрасный телескоп воздушного базирования. Однако, чтобы первый реальный проект обрёл плоть и кровь, понадобилось ждать 13 лет.

Одним из главных событий ближайших лет должен стать запуск в 2013 году «преемника» Hubble – космического телескопа имени Джеймса Вебба (JWST). Задачей исполина с главным зеркалом в 6,5 метра будет поиск света первых звёзд и галактик (фото NASA/Flickr.com).

В ходе уже реальных миссий SOFIA будет подниматься на высоту до 13,7 километра, а «эталонный» полёт должен продолжаться порядка восьми часов. Перед каждым вылетом телескоп будут охлаждать, чтобы он не лопнул при открытии защитного люка на такой высоте.

Научные наблюдения на новом телескопе с американской стороны будут координировать специалисты из нескольких университетов, входящих в ассоциацию USRA, а с немецкой — институт SOFIA (Deutsches SOFIA Institut). И этот триумфальный ночной полёт – только пробный шаг перед стартом масштабной 20-летней программы.

«Цель – провести самый широкий спектр научных наблюдений, невозможных на поверхности Земли», – говорит Йон Морзе (Jon Morse), директор отделения астрофизики NASA.

Модифицированный «Боинг» модели 747SP впервые поступил в авиапарк компании Pan Am в 1977 году. Он был назван «Clipper Lindbergh» в честь американского авиатора Чарльза Линдберга, как раз к 50-й годовщине его исторического перелёта через Атлантику.
Потом самолёт сменил владельца, а в 1997 году его приобрело NASA. В 2007-м внук Линдберга повторно окрестил лайнер. На этом снимке будущий люк для телескопа только нарисован (фото NASA/USRA).

Будучи поднятым на заявленную высоту, SOFIA позволит отслеживать космические объекты в широчайшем спектре излучения — от 0,3 до 1600 микрометров (то есть в видимом, инфракрасном, ультрафиолетовом и субмиллиметровом диапазонах). Но инфракрасный – конёк аппарата. С его помощью специалисты надеются изучать звёзды, эволюцию Вселенной, природу чёрных дыр и многое другое.

Как сообщается в пресс-релизе NASA, уже сегодня все четыре основных инструмента SOFIA полностью готовы к работе. Каждому из них посвящена отдельная страничка на сайте проекта: это камера FORCAST, фотометр HIPO и спектрометры GREAT и FIFI-LS.

Ещё два тестовых полёта запланированы на весну следующего года. Ещё нуждаются в подтверждении эффективности системы виброизоляции, инерционной стабилизации и контроля направления объектива. Но это всё мелочи по сравнению с тем, что уникальный инфракрасный глаз в небе теперь точно обогатит наши знания о Вселенной. А свои знания о проекте можно обогатить просмотром этого видео.



Тяжёлая ракета легко взяла невиданную частниками высоту

4 июня 2010

На Титане обнаружены новые признаки жизни

4 июня 2010

Юпитер протаранило неизвестное тело

4 июня 2010

Лунный пояс переправит Земле энергию по лучу

3 июня 2010

Раскрыта тайна уникальной звезды

2 июня 2010