Что такое орбитальный телескоп
Телескоп на орбите – современный научный инструмент для изучения космоса
Орбитальные телескопы – это источники уникальных знаний о космосе и незаменимые помощники в проведении исследований. Доступ ко многим из них может получить любой астроном, занимающийся наукой профессионально. Любителям, к сожалению, телескопы, расположенные на орбите Земли, недоступны. Например, заявки на проведение наблюдений при помощи телескопа «Хаббл» (Hubble Space Telescope) рассматриваются раз в год. И их количество таково, что время, необходимое для проведения всех исследований, в 6–9 раз превышает суммарное время всех возможных наблюдений. Кому-то приходится отказывать, и любителям в первую очередь. Рассмотрением всех заявок занимается «Институт исследований космоса с помощью космического телескопа» (STScI).
Орбитальные научные телескопы «Чандра», «Спитцер» и «Кеплер»
Но телескопы на орбите Земли – это не только «Хаббл». Просто он самый известный. С 1999 года над исследованием космических глубин трудится космическая рентгеновская обсерватория «Чандра» (Chandra X-ray Observatory). Результаты работы этого телескопа позволили лучше понять черные дыры и темную материю, а также приблизиться к пониманию эволюции Вселенной. Еще один компаньон «Хаббла» на орбите – телескоп «Спитцер» (Spitzer). Он наблюдает за космосом в инфракрасном диапазоне и вносит ощутимый вклад в исследование внесолнечных планет и тусклых звезд. Инфракрасное излучение поглощается земной атмосферой и практически не достигает поверхности нашей планеты, поэтому «Спитцер» поставляет с орбиты уникальный научный материал. Еще один и относительно новый орбитальный телескоп – это «Кеплер» (Kepler). Его миссия по поиску экзопланет началась в 2009 году. Уже к 2015 году он обнаружил около 1000 подтвержденных экзопланет и приблизительно 4500 кандидатов.
«Джеймс Уэбб» – новый орбитальный телескоп
Весь мир уже давно ожидает запуск совершенно нового инфракрасного орбитального телескопа «Джеймс Уэбб». Считается, что он заменит собой «Хаббл» и во многом превзойдет его. Пока телескоп находится на стадии строительства, но до выхода на орбиту осталось не так долго. Ожидаемое время запуска – 2020 год. Уже сейчас NASA составило список из 2100 объектов наблюдений, которые планируется провести с помощью нового телескопа. В него включены планеты и другие объекты Солнечной системы, галактики, квазары, экзопланеты и многое другое.
Всем ли нужны орбитальные телескопы?
Бесспорно, телескопы, расположенные на орбите, – это важные научные инструменты, которые позволяют человечеству совершать открытия и узнавать больше об окружающем нас мире. И всем увлеченным астрономией, конечно же, интересны собираемые ими данные. Но все же мы оставим орбитальные научные телескопы ученым, а сами вооружимся более простыми телескопами – классическими рефракторами, рефлекторами и катадиоптриками, которые можно приобрести в нашем интернет-магазине или любом другом, специализирующемся на оптической технике. Любительские модели покажут красоты космоса, научат азам астрономии, позволят делать впечатляющие фотографии ночного неба.
В нашем интернет-магазине вы найдете телескопы, в которые сможете наблюдать за ближним и дальним космосом. В ассортименте представлены модели и для новичков, и для опытных астрономов, и даже для детей. Профессионалы смогут найти у нас достойный оптический инструмент для работы, а начинающие исследователи космоса – удобный оптический прибор для знакомства с астрономией. Наши консультанты с радостью помогут вам в выборе подходящего телескопа – звоните или пишите нам.
4glaza.ru
Апрель 2018
Статья обновлена в марте 2020 года.
Использование материала полностью для общедоступной публикации на носителях информации и любых форматов запрещено. Разрешено упоминание статьи с активной ссылкой на сайт www.4glaza.ru.
Производитель оставляет за собой право вносить любые изменения в стоимость, модельный ряд и технические характеристики или прекращать производство изделия без предварительного уведомления.
Другие обзоры и статьи о телескопах и астрономии:
Обзоры оптической техники и аксессуаров:
Статьи о телескопах. Как выбрать, настроить и провести первые наблюдения:
Все об основах астрономии и «космических» объектах:
Не только «Хаббл»: космические телескопы настоящего и будущего
В 1610 году Галилео Галилей и Симон Мариус независимо друг от друга открыли спутники Юпитера, что стало одним из важнейших научных событий того времени. Почти четыре века спустя запуск космического телескопа «Хаббл» положил начало новой революции в астрономии.
Главная проблема оптической астрономии — неоднородность земной атмосферы. Области с разной плотностью, скоростью движения воздуха приводят к мерцанию звезд, видимому невооруженным глазом. Это делает космос единственным местом, где телескоп может получить действительно четкое и исчерпывающее представление о Вселенной.
В этом материале рассказывается про самые значимые проекты космических телескопов, тогда как крупнейшим наземным обсерваториям у нас посвящен отдельный обзор.
Также астрофизик Сергей Попов рассказал РБК Трендам о том, как новые технологии превратили астрономию в модную и востребованную науку. Почему не стоит ждать, что в будущем мы «переедем» на другую планету и какой вообще нам всем толк от этих астрономических открытий?
Выпуск подкаста «Лекции не будет» РБК Трендов с Сергеем Поповым о том, почему мы никогда не сможем переселиться на другую планету:
Космический телескоп «Хаббл»
Телескоп «Хаббл», названный в честь Эдвина Хаббла, был запущен на орбиту 24 апреля 1990 года. Это совместный проект NASA и Европейского космического агентства, задуманный как обсерватория общего назначения для исследования Вселенной в видимом, ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах волн. Входит в число Больших обсерваторий NASA.
20 мая 1990 года телескоп сделал первую фотографию звездного скопления NGC 3532.
«Хаббл» вращается вокруг Земли на высоте около 540 км и наклонен на 28,5 градусов к экватору. Чтобы совершить один оборот, ему требуется 95 минут.
Орбитальный телескоп провел более 1 млн наблюдений и предоставил данные, которые астрономы использовали, чтобы написать свыше 18 тыс. рецензируемых научных публикаций (от формирования планет до гигантских черных дыр). Эти документы упоминались в других публикациях более 900 тыс. раз.
Чем известен «Хаббл»
13 июня 2021 года компьютер, отвечающий за научное оборудование «Хаббла», перестал реагировать на команды с Земли. Устранить поломку инженерно-научной группе, обслуживающей телескоп, удалось только к 16 июля 2021 года.
У орбитального «Хаббла» есть два аккаунта в Twitter — Hubble NASA и Hubble ESA, два официальных YouTube канала — NASA и ESA, а также аккаунты в Instagram и Facebook.
Изображения и данные, полученные с космического телескопа «Хаббл», показывают галактики такими, какими они были миллиарды лет назад.
Космическая рентгеновская обсерватория «Чандра»
Обсерватория «Чандра» — это телескоп, специально разработанный для обнаружения рентгеновского излучения из очень горячих районов Вселенной, таких как взорвавшиеся звезды, скопления галактик и материя вокруг черных дыр. Обсерватория получила свое имя в честь одного из крупнейших астрофизиков XX века Субрахманьяна Чандрасекара, известного своими работами о белых карликах. Входит в число Больших обсерваторий NASA.
Запуск состоялся 23 июля 1999 года. Предполагалось, что телескоп прослужит пять лет. В итоге «Чандра» стала самой продолжительной астрономической миссией без обслуживающих экспедиций.
На счету «Чандры» тысячи запечатленных космических объектов и явлений, которые помогли ученым лучше понять устройство нашей Вселенной и процессы, происходящие в ней. Телескоп показывает остатки взорвавшихся звезд, обнаруживает черные дыры по всей Вселенной, отслеживает отделение темной материи при столкновении галактик и многое другое.
Чем известна «Чандра»
Следить за жизнью «Чандры» можно в Twitter, на YouTube-канале, а также в Instagram и Facebook.
Космический гамма-телескоп «Ферми»
Телескоп «Ферми» — это международная многоцентровая обсерватория, изучающая космос в диапазоне гамма-излучения.
Изначально аппарат назывался Gamma-ray Large Area Space Telescope или GLAST. Но 26 августа 2008 года NASA переименовало телескоп в честь итальянского физика Энрико Ферми, лауреата Нобелевской премии по физике 1938 года.
Запуск телескопа состоялся 11 июня 2008 года. С тех пор «Ферми» обращается вокруг Земли на высоте 565 км. Он сканирует все небо каждые три часа в поисках гамма-лучей с энергией от 20 МэВ до более 300 ГэВ. Один оборот вокруг нашей планеты телескоп делает за 95 минут.
Картируя все небо каждые три часа, «Ферми» открывает самые экстремальные явления во Вселенной: от гамма-всплесков и струй черных дыр до пульсаров, остатков сверхновых и происхождения космических лучей.
Чем известен «Ферми»
«Ферми» не ведет такую активную социальную жизнь, как его коллеги. У телескопа есть аккаунт в Twitter (не обновляется с осени 2019 года) и страница на Facebook (последнее обновление — в сентябре 2020 года).
Орбитальный телескоп TESS
TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) — космический телескоп, предназначенный для открытия экзопланет транзитным методом (фиксация характерных провалов яркости, вызванных прохождением планеты на фоне звезды). Разработан учеными MIT в рамках Малой исследовательской программы NASA.
Орбитальный телескоп был запущен 18 апреля 2018 года на борту ракеты SpaceX Falcon 9. TESS — первый спутник NASA Astrophysics, запущенный по контракту со SpaceX.
Телескоп наблюдает за космическими объектами с высокоэллиптической околоземной орбиты (HEO). Впервые в качестве силы, стабилизирующей траекторию, используется гравитационное притяжение Луны
В первый год работы телескоп наблюдал Южное полушарие небесной сферы. Участок неба был разбит на 13 секторов, на каждый из которых TESS потратил 27 дней. 18 июля 2019 года первый этап миссии был завершен. По такому же принципу телескоп отработал год и в Северном полушарии. С августа 2020 года аппарат приступил к расширенной миссии, которая продлится, как ожидается, до сентября 2022 года.
В результате TESS охватил своим взглядом около 75% площади неба, открыл порядка 66 подтвержденных экзопланет и зафиксировал свидетельства более чем 2 100 планет-кандидатов, вращающихся вокруг ярких соседних звезд. В будущем уже телескоп Джеймса Уэбба изучит эти планеты-кандидаты и определит, могут ли они поддерживать жизнь.
Чем известен TESS
У телескопа есть аккаунт в Twitter. Также информацию о деятельности TESS можно найти на странице NASA Exoplanets в Facebook.
Орбитальная обсерватория «Спектр-РГ»
Орбитальная астрофизическая обсерватория «Спектр-РГ» предназначена для построения полной карты Вселенной в рентгеновском диапазоне энергий. Это проект Федеральной космической программы России с участием Германии.
Обсерватория состоит из двух зеркальный телескопов: немецкого eROSITA, работающего в мягком рентгеновском диапазоне, и российского ART-XC, работающего в жестком рентгеновском диапазоне. ART-XC — первый в России телескоп с оптикой косого падения.
13 июля 2019 года обсерватория была запущена с космодрома Байконур.
Исследования «Спектра-РГ» продлятся 6,5 лет. Из них четыре года телескоп будет сканировать звездное небо, а оставшиеся 2,5 года — работать в режиме точечного наблюдения объектов во Вселенной по заявкам мирового научного сообщества. Местом для аппарата выбрана точка Лагранжа (L2) в 1,5 млн км от Земли.
По заверениям «Роскосмоса», за время миссии «Спектр-РГ» обнаружит около 100 тыс. массивных скоплений галактик, порядка 3 млн сверхмассивных черных дыр в ядрах галактик, сотни тысяч звезд с активными коронами, десятки тысяч звездообразующих галактик и многие другие объекты, в том числе неизвестной природы, а также детально исследует свойства горячей межзвездной и межгалактической плазмы.
Ожидается, что в 2025 году будет завершена и обнародована самая точная карта Вселенной, построенная телескопами «Спектра-РГ».
Телескоп Джеймса Уэбба
Телескоп Джеймса Уэбба (JWST) — это амбициозный научный проект орбитальной инфракрасной обсерватории NASA в сотрудничестве с европейскими и канадскими космическими агентствами. Запуск запланирован не ранее ноября 2021 года.
В отличие от «Хаббла», «Уэбб» не предназначен для обслуживания. Запаса хладагента на нем хватит примерно на десять лет. Чтобы обеспечить корректную работу на протяжении этого срока, все критически важные подсистемы телескопа дублируются.
Ожидается, что регулярные научные данные и изображения начнут поступать с «Уэбба» примерно через шесть месяцев после запуска.
Телескоп Джеймса Уэбба станет самым большим, мощным и сложным космическим телескопом, когда-либо созданным и запущенным в космос. Размер главного зеркала, шириной в 6,5 м и площадью собирательной поверхности в 25 кв. м, позволит «Уэббу» наблюдать далекие галактики на расстоянии более 13 млрд световых лет.
Телескоп разместится в 1,5 млн км от Земли в противоположную от Солнца сторону во второй точке Лагранжа (L2). Он будет видеть около 39% неба в любой момент времени. Поскольку телескоп должен отвернуться от теплых и близких объектов, способных помешать ему, он не сможет наблюдать Солнце, Меркурий, Венеру, Землю или Луну.
Четыре научных инструмента имеют уникальные особенности, которые позволят астрономам изучать различные космические объекты:
У телескопа есть аккаунт в Twitter, YouTube-канал, а также страницы в Instagram и Facebook.
Оптический телескоп «Сюньтянь»
Телескоп Китайской космической станции (CSST) «Сюньтянь» или «Небесный часовой» — автономный орбитальный модуль с оптическим телескопом.
Запуск «Сюньтянь» запланирован на 2024 год. Телескоп будет вращаться вокруг Земли по той же орбите, что и китайская модульная станция. Он сможет периодически приближаться и стыковаться с ней, чтобы экипаж проводил необходимый ремонт и менял приборы.
Огромная линза делает «Небесного часового» сопоставимым с «Хабблом». При этом обзор китайского телескопа будет в 300 раз больше при таком же высоком разрешении. Благодаря широкому полю зрения он сможет наблюдать до 40% пространства в течение десяти лет.
Телескоп Китайской космической станции будет вести наблюдение в ближнем ультрафиолетовом и видимом свете, а также исследовать свойства темной материи, формирование и эволюцию галактик.
Космическая обсерватория «Спектр-УФ»
Международный проект космической обсерватории «Спектр-УФ» будет исследовать Вселенную в ультрафиолетовом и видимом диапазонах электромагнитного спектра с высоким угловым разрешением, а также регистрировать гамма-излучение в энергетическом диапазоне от 10 КэВ до 10 МэВ. Основную работу по проекту ведут Россия и Испания.
Космический телескоп с зеркалом диаметром 1,7 м оснастят спектрографами высокого и низкого разрешения, чтобы получать спектры высокого разрешения, и камерами для построения высококачественных изображений в ультрафиолетовом диапазоне. Он сможет конкурировать с телескопом «Хаббл».
«Спектр-УФ» будет заниматься не поиском планет, но изучит физико-химический состав планетных атмосфер в Солнечной системе и за ее пределами, физические и химические свойства межзвездного и околозвездного вещества (газа и пылевых частиц), природу активных галактических ядер, химическую эволюцию галактик. Важная задача «Спектра-УФ» — поиск скрытого вещества, то есть газа и пыли, трудноразличимых для уже существующих телескопов.
Сроки старта миссии «Спектр-УФ» несколько раз переносились. Ожидается, что обсерватория начнет работу осенью 2025 года. Запуск запланирован с космодрома «Восточный».
Орбитальный телескоп Хаббл: история великих открытий
Получайте на почту один раз в сутки одну самую читаемую статью. Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте.
История создания
Идея размещения телескопа на орбите Земли, где его работе ничего не будет мешать, появилась еще в межвоенные годы в работах немецкого инженера Германа Оберта, но теоретическое обоснование этому выдвинул в 1946 году американский астрофизик Лейман Спитцер. Его так захватила идея, что он посвятил ее реализации большую часть своейнаучной карьеры.
Первый орбитальный телескоп был запущен Великобританией в 1962 году, а соединенными Штатами Америки – в 1966. Успехи этих аппаратов окончательно убедили мировую научную общественность в необходимость постройки большой космической обсерватории, способной заглянуть даже в самую глубь Вселенной.
Работа над проектом, который со временем превратился в телескоп «Хаббл», началась в 1970 году, но долгое время финансирование не было достаточным для успешной реализации задумки. Бывали периоды, когда американские власти вообще приостанавливали финансовые потоки.
Подвешенное состояние закончилось в 1978 году, когда Конгресс США выделил на создание орбитальной лаборатории 36 миллионов долларов. Тогда же началась активная работа по проектированию и строительству объекта, к которой подключились многие научные центры и технологические компании, всего тридцать два учреждения по всему миру.
Изначально планировалось вывести телескоп на орбиту в 1983, потом эти сроки перенесли на 1986. Но катастрофа космического челнока «Челленджер» 28 января 1986 вынудила еще раз пересмотреть дату запуска объекта. В результате «Хаббл» отправился в Космос 24 апреля 1990 на шаттле «Дискавери».
Эдвин Хаббл
Уже в начале восьмидесятых годов проектируемый телескоп получил имя в честь Эдвина Пауэлла Хаббла – великого американского астронома, внесшего огромный вклад в развитие нашего понимания, о том, что такое Вселенная, а также какой должна быть астрономия и астрофизика будущего.
Это именно Хаббл доказал, что во Вселенной есть и другие галактики, помимо Млечного пути, а также заложил основу теории Расширения Вселенной.
Эдвин Хаббл умер в 1953 году, но стал одним из основателей американской школы астрономии, ее самым известным представителем и символом. Недаром в честь этого великого ученого назван не только телескоп, но и астероид.
Самые значимые открытия телескопа «Хаббл»
В девяностых годах двадцатого века телескоп «Хаббл» стал одним из самых знаменитых и упоминаемых в прессе рукотворных объектов. Фотографии, сделанные этой орбитальной обсерваторией, печатали на первых полосах и обложках не только научные и научно-популярные журналы, но и обычная пресса, в том числе, желтые газеты.
Открытия, сделанные при помощи «Хаббла», значительно перевернули и расширили человеческое представление о Вселенной и продолжают это делать до сих пор.
Телескоп сфотографировал и отправил на Землю более миллиона снимков с высоким разрешением, позволяющих заглянуть в такие глубины Вселенной, куда невозможно забраться иным способом.
Одним из первых поводов у СМИ заговорить о телескопе «Хаббл» стали его снимки кометы Шумейкеров-Леви 9, которая в июле 1994 года столкнулась с Юпитером. Примерно за год до падения при наблюдении за этим объектом орбитальная обсерватория зафиксировала его разделение на несколько десятков частей, которые затем и падали в течение недели на поверхность планеты-гиганта.
Размеры «Хаббла» (диаметр зеркала – 2,4 метра) позволяет ему проводить исследования в самых разных областях астрономии и астрофизики. К примеру, с его помощью были сделаны снимки экзопланет (планет, находящихся за пределами Солнечной системы), наблюдать за агонией старых звезд и рождением новых, находить загадочные черные дыры, исследовать историю Вселенной, а также проверять актуальные научные теории, подтверждая их или опровергая.
Модернизация
Несмотря на запуск и других орбитальных телескопов, «Хаббл» продолжает оставаться главным инструментом звездочетов нашего времени, постоянно поставляя им новую информацию из самых отдаленных уголков Вселенной.
Однако со временем в эксплуатации «Хаббла» начали возникать проблемы. К примеру, уже в первую неделю работы телескопа оказалось, что у главного его зеркала есть дефект, не позволяющий добиться ожидаемой резкости изображений. Так что пришлось прямо на орбите установить на объект систему оптической коррекции, состоящую из двух внешних зеркал.
Для ремонта и модернизации орбитальной обсерватории «Хаббл» было проведено четыре экспедиции к ней, в рамках которой на телескоп устанавливалось новое оборудование –камеры, зеркала, солнечные батареи и другие приборы, позволяющие улучшить работу системы и расширять сферу действий обсерватории.
Будущее
После последней модернизации, произошедшей в 2009 году, было принято решение, что телескоп «Хаббл» будет оставаться на орбите до 2014 года, когда его заменит новая космическая обсерватория – «Джеймс Уэбб». Но сейчас уже известно, что срок эксплуатации объекта будет продолжен, по крайней мере, до 2018, а то и 2020.
История космических телескопов
Основоположники космонавтики, обосновывая в первой половине ХХ века необходимость выхода человечества во внеземное пространство, среди прочих практических целей называли развитие астрономии. Они писали: наблюдение небесных тел затруднено колебаниями атмосферы и непредсказуемой погодой, поэтому вынесение телескопов за пределы планеты позволит на порядки увеличить их «дальнозоркость».
Астроном в космосе (иллюстрация из книги Макса Валье «Полёт в мировое пространство»)
Идею космических обсерваторий выдвигали Константин Циолковский в статье «Свободное пространство» (1883), Герман Оберт в работе «Ракета в межпланетное пространство» (1923) и Макс Валье в книге «Полёт в мировое пространство» (1924). После этого астрономические наблюдения с околоземной орбиты стали часто описывать в научно-популярной литературе и фантастике: достаточно вспомнить роман Александра Беляева «Звезда КЭЦ» (1936).
Впрочем, первые попытки провести наблюдения на больших высотах предпринимались задолго до начала космических полётов. Например, известно, что во время полного солнечного затмения 19 июня 1936 года московский астроном Пётр Куликовский поднялся на субстратостате, чтобы сфотографировать корону Солнца. Для американской астрономии практическим шагом к орбитальным телескопам стала программа «Стратоскоп» (Stratoscope), развитием которой руководил знаменитый астрофизик Мартин Шварцшильд.
Первый телескоп с диаметром главного зеркала 30,5 см, созданный в рамках программы, поднялся в воздух 22 августа 1957 года и достиг высоты 25,3 км. Там блок приборов начал автоматическую съёмку нашего светила в высоком разрешении, а киноплёнку затем проявили на земле. Результат эксперимента впечатлил учёных, и программа получила развитие: изучение Солнца и других объектов стратоскопами продолжалось до 1971 года, после чего они уступили место более совершенным инструментам.
Полёт Stratoscope I в сентябре 1957 года
Наблюдатели в космосе
Практическая космонавтика успешно развивалась, и инженеры сделали следующий шаг: начали проектировать орбитальные телескопы. Американские специалисты разработали серию спутников под названием ОАО (Orbital Astronomical Observatory), которые могли наводиться на любое небесное тело и с высочайшей точностью удерживать его в «поле зрения» приборов. Спутник ОАО-1, выведенный в космос 8 апреля 1966 года, не смог раскрыть солнечные батареи и начать программу наблюдений.
Зато ОАО-2 (Stargazer), стартовавший в декабре 1968 года, успешно проработал больше четырёх лет. Последний аппарат этой серии, ОАО-3, названный «Коперником» (Copernicus), был запущен в августе 1972 года, а эксплуатировали его девять лет.
Первый спутник Orbital Astronomical Observatory на орбите (концепт-арт)
В составе орбитальной станции Skylab (Sky Laboratory) работала большая многоспектральная обсерватория ATM (Apollo Telescope Mount). С её помощью астронавты опять же изучали Солнце. Их наблюдения заставили астрономов пересмотреть отношение к нашему светилу: раньше считалось, что это более или менее спокойное небесное тело с однородной гелиосферой, а на самом деле структура его газовой оболочки оказалась сложной и изменчивой. Кроме того, ATM использовалась для слежения за кометой Когоутека — результаты этих наблюдений помогли подтвердить теорию о том, как именно за пределами Солнечной системы формируются кометы.
Американская орбитальная станция Skylab, снятая со стороны обсерватории ATM (NASA)
Советские учёные обрели возможность вести астрономические наблюдения в космосе с началом эксплуатации станций «Салют». На «Салюте-1» был установлен ультрафиолетовый телескоп «Орион», разработанный Бюраканской астрофизической обсерваторией. Космонавты использовали его, чтобы получить спектрограммы Веги и Агены (беты Центавра) — благодаря этому удалось уточнить теоретическую модель фотосферы высокотемпературных звёзд.
Телескоп «Орион-2» отправился в космос на борту корабля «Союз-13» в декабре 1973 года. Экипажу удалось снять около 10 тысяч спектрограмм тусклых или далёких звёзд — с блеском более десятой звёздной величины. На обработку полученной информации потребовалось целое десятилетие: каталог, составленный по данным «Ориона-2», увидел свет только в 1984 году.
Ультрафиолетовый телескоп «Орион»
На «Салюте-4» использовался солнечный телескоп ОСТ, автоматическая система наведения которого оказалась бракованной. Космонавты перешли на ручное управление — почти как в старых фантастических романах. Кроме того, Алексей Губарев и Георгий Гречко впервые в истории провели операцию по орбитальному ремонту телескопа — 2 февраля 1975 года они напылили на его зеркало алюминий, что значительно улучшило качество изображения. Следующему экипажу «Салюта-4» 18 июня повезло наблюдать за вспышкой на Солнце и за появлением гигантского протуберанца. «Контрольную» съёмку в видимой части спектра вели сотрудники Крымской астрофизической обсерватории.
На «Салюте-6» и «Салюте-7» тоже устанавливали телескопы: субмиллиметровый БСТ-1М с полутораметровым зеркалом, радиотелескоп КРТ-10, гамма-телескоп «Елена» и рентгеновский телескоп РТ-4М. В то же время советские учёные научились конструировать независимые от пилотируемых кораблей и станций обсерватории, управляемые с наземных пунктов. В 1980-х годах они запустили спутники «Астрон», «Гранат» и «Гамма» для исследований в рентгеновском и гамма-диапазонах, а к орбитальному комплексу «Мир» пристыковали астрофизический модуль «Квант» с обсерваторией «Рентген». К сожалению, с распадом СССР многие перспективные отечественные проекты были заморожены.
Зоркий «Хаббл»
Развитие орбитальной астрономии затруднялось из-за несовершенства систем, с помощью которых управляли телескопами, наводили их на объекты и передавали данные на Землю. Зато с появлением современных цифровых технологий появилась возможность создавать космические обсерватории с большим сроком «жизни» и высокой разрешающей способностью.
Самую большую известность среди таких обсерваторий получил американский телескоп «Хаббл» (Hubble Space Telescope), который был доставлен на орбиту 24 апреля 1990 года в грузовом отсеке шаттла «Дискавери». Имея главное зеркало диаметром 2,4 метра, «Хаббл» оставался самым большим оптическим инструментом в космосе, пока в 2009 году Европейское космическое агентство не запустило туда же инфракрасный телескоп «Гершель» (Herschel Space Observatory) с диаметром зеркала 3,5 метра.
Телескоп «Хаббл» отправляется в самостоятельный полёт (NASA)
История «Хаббла» не обошлась без проблем. Начав работу в космосе, он выдал изображение хуже, чем такой же по размерам наземный телескоп. Причиной искажения стала ошибка, допущенная при изготовлении главного зеркала. Проект мог полностью провалиться, если бы специалисты, наученные горьким опытом поломок на предыдущих обсерваториях, не предусмотрели возможность ремонта силами астронавтов. Фирма Kodak быстро изготовила второе зеркало, однако заменить его в космосе было невозможно, и тогда инженеры предложили изготовить космические «очки» — систему оптической коррекции COSTAR из двух особых зеркал. Чтобы установить её на «Хаббл», 2 декабря 1993 года на орбиту отправился шаттл «Индевор». Астронавты совершили пять сложнейших выходов в открытый космос и вернули дорогостоящий телескоп в строй.
Ремонт телескопа «Хаббл» в космосе (NASA)
Позднее астронавты летали к «Хабблу» ещё четыре раза и значительно продлили срок его эксплуатации. Последнее техобслуживание проходило с 11 по 24 мая 2009 года, в рамках миссии шаттла «Атлантис».
Сегодня телескоп, которому почти тридцать лет, начинает ломаться. В октябре прошлого года пресс-служба NASA сообщила, что отказал один из гироскопов системы ориентации, из-за чего «Хаббл» на три недели перевели в «безопасный режим» (отключается исследовательское оборудование, работает только служебное).
8 января выключилась широкоугольная камера Wide Field Camera 3; на поиск неисправности и её устранение ушло девять дней. 28 февраля из-за ошибки в программном коде несколько дней не работала многоспектральная камера ACS (Advanced Camera for Surveys). Пока что наземная команда обслуживания справляется с накапливающимися проблемами, но вряд ли телескоп продержится долго.
Применение космических «очков» COSTAR: так выглядела галактика М-100 до ремонта «Хаббла» и после (NASA)
Сейчас планируется, что «Хаббл» будет продолжать работу до 30 июня 2021 года, что и так намного больше его запаса прочности. Потом телескоп попытаются управляемо свести с орбиты и затопить в океане. Впрочем, в настоящее время администрация президента Дональда Трампа рассматривает другой вариант: корпорация Sierra Nevada предлагает отправить к «Хабблу» корабль-ремонтник.
Космический телескоп «Уэбб» (NASA)
С другой стороны, своей очереди давно ждёт большой инфракрасный телескоп «Уэбб» (James Webb Space Telescope) с составным зеркалом диаметром 6,5 метров: его как раз планируют запустить 30 марта 2021 года. В числе прочих задач он будет искать свет самых древних звёзд и галактик, изучать их эволюцию и формирование скоплений вещества в юной Вселенной. Кроме того, «Уэбб» поможет искать относительно холодные планеты у соседних звёзд — но, самое главное, снимет спектры их атмосфер. Тогда мы сможем увереннее говорить о царящих там природных условиях, а может быть, даже зафиксируем признаки жизни — биосигнатуры.
Далёкое и близкое
Космический телескоп «Кеплер» (NASA, концепт-арт)
Сегодня раздел астрономии, занимающийся изучением экзопланет, переживает бурный расцвет. Если раньше массивные твёрдые тела в звёздных системах находили по косвенному признаку — гравитационному влиянию на собственное светило, — то теперь популярнее всего стал транзитный метод, то есть наблюдение за микрозатмениями звезды. Разумеется, он требует высочайшей точности измерений, и лучший результат получается именно у космических телескопов, поскольку изменение блеска далёких светил сложно различить за колебаниями беспокойной земной атмосферы.
Стандарт в этой области исследований задал американский телескоп «Кеплер» (Kepler Telescope), запущенный 7 марта 2009 года. Он мог наблюдать одновременно до 100 тысяч звёзд, собирая статистические данные по экзопланетам. За три года работы «Кеплеру» удалось обнаружить 4700 кандидатов в экзопланеты; свыше 2600 из них подтвердились. Многие открытые миры оказались сопоставимы по размерам с Землёй. Также удалось доказать существование систем сразу с несколькими экзопланетами, в том числе у двойных звёзд.
Нашлись даже землеподобные миры в «зонах обитаемости», то есть на таком расстоянии от звезды, которое удобно для возникновения жизни. Например, планета Kepler-438b, расположенная от нас на расстоянии 470 световых лет, считается сегодня самой подходящей для возникновения и развития иной жизни. К сожалению, работа с «Кеплером» сопровождалась техническими сбоями и была прекращена в октябре прошлого года.
Участок неба, который изучал «Кеплер»
В апреле 2018 года компания SpaceX запустила в космос телескоп TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite): в отличие от «Кеплера», нацеленного на дальний космос, он будет искать экзопланеты в радиусе до 200 световых лет от нас. Астрономы предполагают, что TESS откроет как минимум 20 тысяч новых миров, среди которых будет не меньше тысячи землеподобных.
Готовятся к запуску и другие космические инструменты для изучения экзопланет. В 2019 году на орбиту отправится телескоп «Хеопс» (CHEOPS), в 2026 году — телескоп «Платон» (PLATO), в 2035 году — мощная обсерватория ATLAST (Advanced Technology Large-Aperture Space Telescope). Работая вместе с наземными инструментами, они смогут определить характеристики ближайших экзопланет — и даже составить карты их поверхности!
Европейский космический телескоп «Гея» (ESA, концепт-арт)
Галактическая астрономия тоже не стоит на месте. В апреле 2018 года европейцы опубликовали предварительные результаты наблюдений телескопа «Гея» (Gaia), запущенного пять лет назад. На их основе удалось построить детализированную трёхмерную карту Млечного Пути, в которой содержатся сведения о точном расположении, характеристиках и передвижении 1,7 млрд звёзд. Кроме того, «Гея» собрала информацию о 14 тысячах астероидов Солнечной системы. Телескоп будет передавать данные на Землю, обогащая наши знания о ближнем и дальнем космосе, до конца 2020 года.
На фоне столь эффектных достижений российской орбитальной астрономии пока нечем похвастаться. Сейчас на орбите находится только телескоп «Радиоастрон» (Спектр-Р), запущенный 18 июля 2011 года: он занимался изучением чёрных дыр, нейтронных звёзд и других объектов, излучающих в электромагнитном спектре. Хотя гарантийный срок телескопа истёк в 2016 году, до недавнего времени он работал исправно и потерял управляемость только 10 января 2019 года, а данные передаёт до сих пор. Попытки восстановить двустороннюю связь учёные собираются повторять до середины мая.
Российский космический телескоп «Радиоастрон» (Роскосмос, концепт-арт)
Планировалось, что в ближайшие годы к нему присоединятся обсерватории «Спектр-РГ», «Спектр-УФ» и «Спектр-М» («Миллиметрон») с криогенным телескопом диаметром 10 метров, который улавливает излучение в миллиметровом и инфракрасном диапазонах. Работая вместе, три аппарата могли бы составить самую подробную в истории карту внегалактической Вселенной.
Однако в последнее время появляются сообщения, что финансирование двух последних проектов собираются сильно урезать. Хочется надеяться, что это «ложная тревога», потому что в таком случае наша наука останется без современных инструментов по изучению дальнего космоса. А изучать его необходимо, ведь орбитальные обсерватории XXI века помогают учёным не только по-новому вглядываться в бездны пространства, но и делать более уверенные прогнозы о будущей эволюции космоса, от которых в конечном итоге зависит вопрос выживания всего человечества.