Журнал «Вокруг Света» №08 за 2010 год
Шрифт:
Тепло и холод
Интерес астрономов к рентгеновскому и окружающим его ультрафиолетовому и гамма-диапазонам был столь велик, что за первые 15 лет развития космической астрономии не было запущено ни одной обсерватории для наблюдений в других диапазонах. Только в 1983 году NASA отправило на орбиту инфракрасную обсерваторию IRAS, которая за 10 месяцев построила первую в мире тепловую карту неба.
Впрочем, основная причина такой задержки, конечно, не в недостатке интереса. На самом деле создать инфракрасный телескоп сложнее, чем рентгеновский. Да, здесь нет квантов с разрушительной энергией, и зеркала прекрасно отражают инфракрасное излучение. Вот только вдобавок эти зеркала сами его испускают. Если не принимать
Представьте, что линзы вашего фотоаппарата стали светиться, как лампы дневного света. Ясно, что ничего хорошего в кадре не получится. Поэтому всю оптику и детекторы орбитальных инфракрасных телескопов приходится охлаждать жидким гелием, запас которого привозится с Земли в сосуде Дьюара. И как только гелий заканчивается, телескоп выходит из строя. Поэтому раньше инфракрасные обсерватории обычно не работали больше двух лет. Но в последние годы благодаря совершенствованию криогенной техники срок работы обсерваторий удалось продлить. Новая европейская инфракрасная обсерватория «Гершель» рассчитана на три года эксплуатации. Столько же должна проработать микроволновая обсерватория «Планк», требования к охлаждению телескопа которой еще более жесткие.
Большие телескопы
Еще дольше, чем ИК-телескопы, не появлялись в космосе обычные инструменты видимого диапазона. Но тут причина была иная. В запуске такого инструмента просто не было большой необходимости, поскольку видимый свет неплохо наблюдается и с Земли. Впрочем, к 1989 году одна «космическая» задача в видимом свете все же созрела. Она касалась точного измерения координат большого числа звезд. Помехи от земной атмосферы оказались на порядок выше погрешностей измерительной техники. И тогда был запущен европейский астрометрический спутник «Гиппарх», определивший точные координаты и собственные движения примерно миллиона звезд. Это позволило измерить геометрические параллаксы, то есть расстояния до звезд, в радиусе нескольких сотен парсек от Солнца (вместо прежних десятков), а также значительно уточнить параметры вращения нашей Галактики.
А на следующий год пришла очередь знаменитого «Хаббла». С главным зеркалом диаметром 2,4 метра он долго оставался самым большим космическим телескопом, пока в прошлом году Европейское космическое агентство не запустило инфракрасный телескоп «Гершель» диаметром 3,5 метра. На Земле такого размера инструменты не могут полностью реализовать свою разрешающую способность: дрожание атмосферы размывает изображение. Но по иронии судьбы «Хаббл», выйдя на орбиту, дал изображение хуже, чем такой же наземный телескоп. Причиной оказалась ошибка в изготовлении главного зеркала. Проект мог бы закончиться полным провалом, если бы телескоп не был рассчитан на обслуживание астронавтами, которым удалось этот дефект исправить, установив специальный компенсатор. На сегодня «Хаббл» — старейшая космическая обсерватория. Стать долгожителем и до сих пор получать первоклассные научные результаты «Хабблу» позволили еще четыре пилотируемые миссии обслуживания. Каждый раз астронавты не только заменяли изношенные узлы, но и устанавливали усовершенствованное оборудование. Достаточно сказать, что первоначально разрешение ПЗС-матрицы основной камеры космического телескопа составляло всего 800 x 800 точек — как у современной дешевой веб-камеры. Во время последнего полета к «Хабблу» в мае прошлого года астронавты установили на нем новую камеру с матрицей 4096 x 4096 точек и еще одну инфракрасную ПЗС с разрешением 1024 x 1024 точки.
И все же серьезных перспектив у «Хаббла» уже нет. За время его жизни в телескопостроении случилась настоящая революция: системы адаптивной оптики позволили почти полностью избавиться от атмосферных помех при наблюдениях прямо с поверхности Земли. Поэтому нет смысла запускать на смену «Хабблу» новый большой телескоп видимого диапазона. Вместо этого в 2014 году в космос отправится 6,5-метровый инфракрасный телескоп «Джеймс Вебб».
«Хаббл»
Диапазон — видимый, ближний УФ, ближний ИК
Объектив — o 2,4 м
Собирающая площадь — 4,5 м2
Масса — 11 тонн
Орбита — низкая околоземная (550 км)
Год запуска — 1990
Годы модернизации — 1993, 1997, 1999, 2002, 2009
Снимок галактики М82 в видимом диапазоне, сделанный «Хабблом» и вошедший в композитное изображение на с. 160. Видны звезды галактического диска и яркие области активного звездообразования. Темные прожилки на их фоне — пылевые облака Открытия «Хаббла»
Наблюдение протопланетных дисков у других звезд. Пятикратное уточнение скорости расширения Вселенной. Наблюдения далеких сверхновых, указывающие на существование темной энергии.
«Чандра»
Диапазон — мягкий рентген
Объектив — o 1,2 м, сборка из четырех концентрических зеркал скользящего падения с покрытием из иридия и золота
Собирающая площадь — 0,04 м2
Масса — 5 тонн
Орбита — высокоэллиптическая (апогей 130 тыс. км)
Год запуска — 1999
Рентгеновское изображение М82, полученное «Чандрой» и вошедшее в композитный кадр на с. 160. В рентгене видны источники, связанные с черными дырами вблизи центра галактики, а также выбрасываемые из ядра галактики потоки горячего газа Открытия «Чандры»
Открытие рентгеновского излучения сверхмассивной черной дыры в центре нашей Галактики. Первая регистрация рентгеновского излучения от гаммавсплеска. Открытие в галактике М82 нового класса черных дыр с промежуточными массами — между звездными и сверхмассивными.
«Спитцер»
Диапазон — средний и дальний ИК
Объектив — o 0,85 м, бериллиевое зеркало, охлаждаемое до 5,5 кельвина
Собирающая площадь — 0,57 м2
Масса — 1 тонна
Орбита — гелиоцентрическая
Год запуска — 2003