«Интерстеллар» все ближе: зачем рекордно большой телескоп запускают в космос

PHOTOSHOT/REPORTER
В фильме «Интерстеллар» человечество переезжало на другую планету. До переселения нам вроде бы еще далеко, но миры, пригодные для жизни, люди уже начинают искать. В этом нам поможет самый большой и самый дорогой телескоп в истории — «Джеймс Уэбб», старт которого запланирован на 25 декабря. О значении грандиозного научного проекта рассказывает астрофизик Сергей Попов.
Сергей Попов
доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Государственного астрономического института им. П. К. Штернберга

Самый большой телескоп в космосе

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» — это совершенно уникальный проект. Его долго ждали и долго делали (изначально телескоп планировалось отправить в космос в 2007 году. — Прим. ред.). Он, с одной стороны, притормозил развитие многих других астрофизических программ НАСА. С другой стороны, все согласились, что это очень значимый, приоритетный проект, и поэтому его продолжали делать. Бюджет сильно рос, но ни у кого не возникало мысли отказаться от этой работы.

Если у телескопа «Хаббл» диаметр зеркала примерно 2,5 м, то у «Джеймса Уэбба» — 6,5 м. Это самый большой телескоп на орбите! Причем телескопы нужно сравнивать по площади: у «Уэбба» — 25 м², у «Хаббла» — 4,5 м². Телескоп «Уэбб» (аппарат назван в честь второго руководителя НАСА. — Прим. ред.) собирает гораздо больше света, и это значит, что он будет видеть гораздо более слабый объект, чем «Хаббл». Для астрономов это, в частности, означает, что мы будем видеть дальше.

Фото: NASA/Associated Press/East News

Вообще, рост размеров телескопов — это неизбежный процесс в астрономии. Сейчас все телескопы пытаются сделать больше: на Земле и в космосе, оптические, радио, рентгеновские и какие угодно, чтобы собрать больше фотонов и увидеть самое слабое место.

Естественно, такое большое зеркало не влезает ни в один ракетоноситель, и поэтому оно отправится в космос в разобранном виде. Зеркало будет автоматически раскладываться уже на орбите. И не только зеркало будет раскладываться, но и многие составные части телескопа. Поэтому после того, как он будет запущен, довольно долго будет идти стадия выхода на нужную орбиту — точку Лагранжа в 1,5 млн км от Земли. Так что наблюдения начнутся где-то в середине следующего года.

Кстати, российский телескоп «Спектр-РГ» тоже крутится на орбите вокруг точки Лагранжа. Но они не столкнутся. Места на всех хватает, его там гораздо больше, чем на околоземной орбите. При этом «Джеймс Уэбб» не будет находиться прямо в точке L2, он занимает более сложную орбиту, которую можно корректировать. Это, с одной стороны, позволяет более эффективно использовать сам инструмент: условия для наблюдения там лучше, чем на околоземной орбите. А с другой стороны, немного осложняет связь с телескопом, потому что с большого расстояния труднее передавать большой объем информации. Но в последние годы все чаще и чаще именно туда запускают космические аппараты.

Аналогов нет?

В какой-то мере аналогом «Джеймса Уэбба» можно считать «Хаббл». Но «Уэбб» — это не просто «Хаббл», а побольше. У него немножко другая специфика и другие задачи. Он будет работать в первую очередь в инфракрасной части спектра, в то время как «Хаббл» в основном работал в оптической части спектра.

Были еще два крупных инструмента, достаточно интересных, работавших в инфракрасном диапазоне. Это телескоп «Спитцер» НАСА и европейский телескоп «Гершель», но у них у всех есть своя специфика, и «Джеймс Уэбб» все-таки побольше.

Фото: NASA
Телескоп «Спитцер» НАСА

До этого все зеркала были цельные, а это первое раскладывающееся зеркало в таком диапазоне на орбите. К слову сказать, у российского радиотелескопа «Спектр-Р» («Радиоастрон») тоже раскладывающийся радиотелескоп, но гораздо проще, потому что там требования к точности не такие высокие, а здесь есть высочайшие требования к тому, как все это будет работать. И в этом смысле, конечно, это очень большой технологический шаг вперед. Он такой дорогой, его так долго делали, потому что под него разрабатывалось много технологий, которые до этого просто не существовали — по крайней мере на таком уровне качества.

Возможно, вы зададитесь вопросом: почему вообще надо запускать телескоп в космос? Ведь на Земле у нас есть телескопы большего размера. Но, во-первых, земная атмосфера не прозрачна для многих длин волн. И все инфракрасные лучи, которые будет наблюдать телескоп «Джеймс Уэбб», с Земли изучать просто нельзя. Поэтому телескоп обязательно надо запускать в космос.

Космические наблюдения имеют целый ряд преимуществ. На Земле атмосфера даже там, где она прозрачна, портит и размывает изображение. Именно поэтому «Хаббл» даже в оптическом диапазоне, будучи в несколько раз меньше самых крупных наземных телескопов, является одним из самых эффективных инструментов. Он может получать изображения очень высокого качества, недоступного на Земле.

Большому телескопу большие задачи!

Задачи «Джеймса Уэбба» связаны в первую очередь с наблюдением главных объектов в инфракрасном диапазоне. И тут, наверное, можно выделить три основные темы. Первая связана с формированием звезд. «Джеймс Уэбб» гораздо лучше нам покажет, как это происходит.

Второе, более громко звучащее направление — это изучение самых первых галактик во Вселенной. Один из самых потрясающих результатов телескопа «Хаббл» — это его ультраглубокое поле, где мы видим галактики на больших расстояниях от нас, то есть в далеком прошлом Вселенной. Мы видим галактики на разных стадиях их эволюции, но не дотягиваем до самых первых. «Хаббл» нам не смог этого показать. А «Джеймс Уэбб» должен показать самые первые галактики во Вселенной.

И наконец, третий, еще более громко звучащий для широкой публики сегмент — это движение экзопланет. В частности, оценки показывают, что «Джеймс Уэбб» может давать первые данные (у нас вообще таких данных нет!) по составу атмосфер планет, похожих на Землю, вращающихся вокруг красных карликов. То есть это будет первая попытка поискать следы присутствия жизни. Если «Джеймс Уэбб», например, покажет, что у какой-нибудь землеподобной планеты в зоне обитаемости в атмосфере есть большое содержание кислорода, то это будет, конечно, самым сильным аргументом за всю историю изучения жизни во Вселенной.

Самые впечатляющие телескопы России

Воздушный шарик или пирог: как расширяется Вселенная?

В чем уникальность российского телескопа «Спектр-РГ»