Инженеры работают над заменой «Hubble»

Учёные работают над новой астрономической обсерваторией, которая сможет получать снимки в 1000 раз чётче, чем знаменитый «Хаббл» (Hubble Space Telescope). Планируется. что она получит название «Арагоскоп» (Aragoscope). Он назван в честь французского астронома и физика, посвятившего себя изучению физической оптики.

Вид на «Хаббл» с борта космического корабля «Атлантис» (STS-125)

Над проектом работают инженеры из Колорадского университета в Боулдере (University of Colorado at Boulder). Разработчики считают, что новая технология позволит астрономам получать более чёткие изображения, благодаря большей чувствительности и разрешающей способности, чем у всех предшественников. Предполагается, что элементная база нового аппарата будет полностью цифровой. Это позволит уменьшить его вес, а кое-где, даже стоимость аппаратных средств.

«Традиционно, в нашем представлении космические телескопы всегда были чем-то вроде больших кусков стекла, но это далеко не так, ведь это не только зеркало впечатляющих размеров. Там находится много другого оборудования. Кроме того, для всех также очевидно, что тем тяжелее космический аппарат, тем больше стоимость запуска».

- Энтони Харнес (Anthony Harness), докторант Отдела астрономических и планетарных исследований Университета Колорадо в Боулдере (UC-Boulder Department of Astrophysical and Planetary Sciences)

Тем не менее как бы там кому не хотелось, но превзойти «Хаббл» будет очень не просто. Выведенный на орбиту почти 25 лет назад, он всё ещё в хорошей форме, несмотря на выявленный дефект главного зеркала. Его остальные жизненноважные приборы всё ещё исправны и безупречно работают. Особенно, после проведения пятого и последнего техобслуживания (SM4), которое было произведено в период между 11 и 24 мая 2009 года, в рамках миссии «Атлантис» STS-125.

«Арагоскоп» (Aragoscope) в представлении художника

После того, как в самом начале 2000-х гг. у телескопа вышел из строя один из шести гироскопов системы ориентации в пространстве, а в 2013-м за ним последовал ещё один, многие руководители проекта продолжали с оптимизмом  смотреть в его будущее, считая, что он благополучно дотянет до конца десятилетия. С высоты лет, можно с уверенностью утверждать, что они оказались правы и вот уже как четверть века космическая обсерватория «Хаббл» находится на острие научного познания далёких миров.

«Атлантис» (STS-125) и «Индевор» (STS-400) на стартовой площадке Космического центра Кеннеди

Старт «Дискавери» по программе «Спейс Шаттл» (35-й полёт программы и 10-й полёт Дискавери), целью которого был вывод на орбиту космического телескопа «Хаббл»

Космический челнок «Дискавери» (Discovery) на орбите

STS-125: работа в открытом космосе

Кроме того, первое время НАСА даже сможет параллельно использовать «Хаббл» и его другого ближайшего приемника в лице космического телескопа «Джеймс Уэбб» (James Webb Space Telescope), который обошёлся американским налогоплательщикам в $8 млрд. 

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» - орбитальная инфракрасная обсерватория, которая предположительно заменит космический телескоп «Хаббл»

Как ожидается, это даст учёным прекрасную возможность сравнить изображения в видимом спектре, полученные «Хабблом» и снимки в инфракрасном диапазоне спектра, раздобытые «Уэббом», чтобы лучше понять структуру и процессы эволюции ранней Вселенной.

Зеркало «Хаббла» (слева) и «Уэбба» (справа) в одном масштабе

Несмотря на это, профессор Вебстер Кэш (Webster Cash) утверждает, что благодаря своей инновационной разработке, он и его коллеги смогут легко переплюнуть достижения творцов «Хаббла» и «Уэбба» вместе взятых. Принципиально новая архитектура дифракционной оптики телескопа позволит его детищу заглянуть дальше и глубже в космическое пространство и, возможно, в один прекрасный день обнаружить что-то очень похожее на Землю где-то там в далёком космосе.

«Зеркало Хаббла всего 2,4 метра в диаметре и вообще, он разрабатывался в 1970-е гг. Эта штука давно морально и технически устарела. Говоря о нашем проекте, можно с уверенностью сказать, что мы имеем дело с технологиями 21-го столетия».

- из интервью профессора Кэша в эфире CBS News

«Во-первых, следует отметить, что размеры «Хаббла» во многом были обусловлены параметрами космического челнока системы «Спейс шаттл» (Space Shuttle). Мы давно нуждаемся в телескопе с не цельным зеркалом, благодаря чему, его площадь может быть намного больше, чем у предшественников. Сегменты зеркала будут раздвинуты на орбите, так как габариты цельного зеркала не позволили бы разместить его в ракете-носителе Ариан-5.

Научная конференция The Search for Life Beyond Earth

Говоря проще, мы ищем способы сделать телескоп с большим зеркалом, которое позволит делать снимки с более высоким разрешением. Проблема заключается в том, что чем больше диаметр, тем больше вес аппарата. Я уверен, что «Арагоскоп» будет обладать лёгким весом и сохранит высокое качество снимков», - подытоживает профессор Кэш.

Туманность Орёл

«Арагоскоп» будет состоять из аппаратного отсека и оптической системы в виде традиционного зеркала нетрадиционных размеров. Его диаметр будет составлять впечатляющие 500 метров. Обсерватория будет выглядеть словно большой зонтик в космосе. 

Сегменты зеркала космической обсерватории «Джеймс Уэбб» проходят криогенные испытания в лаборатории Центра космических полётов имени Джорджа Маршалла

Как говорит Кэш, главная функция зеркала - собирать в фокус параллельные лучи (волны видимого света), приходящие к нам от различных небесных источников. Свет, отражённый от краёв зеркала, фокусируется в его центральной точке. Затем его значения фиксируются камерой ближнего инфракрасного диапазона или любыми другими необходимыми в каждом конкретном исследовании научными инструментами, находящимися на борту.

Зеркала для телескопа «Джеймс Уэбб» в лаборатории Центра космических полётов Годдарда

Изготовленное благодаря новым способам создания таких элементов, зеркало на «Арагоскопе» будет сделано из лёгкого композитного материала, который словно парашют спрячут в грузовом отсеке ракеты-носителя. Когда аппарат выйдет на заданную орбиту, то зеркало раскроется и начнёт выполнять свою функцию. Космический «зонтик» будет располагаться на некотором удалении от отсека с фотометром, что позволит добиться невиданного ранее разрешения и чувствительности к излучению первых звёзд и галактик.

Туманность Орёл

«Арагоскоп» был среди тех 12 перспективных проектов, каждый из которых получил финансирование от НАСА в размере $100,000 в июне 2014 года в рамках программы «Передовых исследовательских проектов» (Innovative Advanced Concept Program). Главная цель программы - «претворение научной фантастики в реальность». Среди прочих не менее эксцентричных проектов, получивших финансирование нашлось место орбитальному аппарату, который мог бы перехватывать подлетающие к Земле астероиды, а также автоматической «подводной», а точнее «подметанной» лодке, главная цель которой - исследование озёр метана на на Титане, крупнейшем спутнике Сатурна.

Мультиспектральный снимок Титана

Следующей важной задачей для профессора Кэша и его команды станет пробиться во второй этап программы НАСА по финансированию перспективных проектов. Всё решится этим летом, когда чиновники из федерального ведомства выберут шесть лучших проектов, которые получат по $500,000 каждый на своё дальнейшее развитие.

Одна из нескольких «пылевых колонн» туманности Орёл. Регион Фея

Профессор Кэш уже принимал участие в этой программе НАСА. В 2008 году он уже получал похожий грант на другой свой проект. Его идея заключалась в том, чтобы создать такой телескоп, который бы заслонял свет материнской звезды, создавая эффект затмения, но продолжал улавливать свет от небесных тел, обращающихся вокруг неё. Как они полагали, это могло бы  помочь астрономам изучить их.

Проект «New Worlds Mission»

«Честно говоря, наш предыдущий проект под названием «New Worlds Mission» во многом пересекается с архитектурой, которую мы сейчас пытаемся реализовать при создании «Aragoscope». Таким вот образом, мы подходим ко второму этапу программы, имея солидный задел в теории и практических наработках», - заявил Кэш. - «Планируется, что наша обсерватория будет находится на геостационарной орбите на высоте 40 км (25,000 миль) над поверхностью Земли, вращаясь вокруг планеты со скоростью, равной скорости её вращения вокруг своей оси».

Новые Солнечные батареи для «Хаббла» на борту шатла «Колумбия» (STS-109)

Цель «Арагоскопа» состоит в том, чтобы блокировать свет, прибывающий от соседних звезд при помощи «зонта». Это позволит проводить прямое наблюдение планет. В воображении своих разработчиков, «космический зонтик» представляет из себя большой диск с лепестками по кругу, похожий на подсолнух, размещённый на расстоянии тысяч километров от телескопа вдоль луча обзора. Оптимальный диаметр диска - несколько десятков метров при удалении на несколько десятков тысяч километров. Он будет доставлен на орбиту в сложенном виде и развёрнут наподобие солнечных батарей, используемых на космических аппаратах.

Вебстер Кэш и Энтони Харнес, говорят, что планируют провести астрономическую демонстрацию концепции «Арагоскопа» в лабораторных условиях, использую диск диаметром 1 м, размещённый на удалении в несколько десятков метров от светочувствительного приёмника. Кроме того, они уже провели ряд практических исследований своей концепции «искусственного затмения материнской звезды». Команда инженеров установила зеркало телескопа на вершине горы, а светочувствительный инструмент разместили на борту самолёта для того, чтобы понаблюдать за созвездием Альфа Центавра - бинарной звёздной системой, которая является третьей по яркости звездой ночного неба.

Вид на грузовой отсек космического челнока «Атлантис» в лучах восходящего солнца