NASA TESS та телескоп Джеймса Вебба виявлять позаземне життя. Огляд нових великих телескопів

Зараз за допомогою телескопа «Кеплер» ми можемо хоча б уявлення про те, що більшість зірок має планети, які обертаються навколо них. Якщо вірити підрахункам астрономів, то у принципі у Всесвіті є близько 50 секстильйонів планет, які можуть бути заселеними. Попереду ми маємо зробити дуже серйозний крок - готується запуск телескопа, який, за твердженням наукової спільноти, сьогодні є найбільш високотехнологічним. Вчені заявляють, що він здатний майже зі стовідсотковою ймовірністю дати відповідь на питання, яка чисельність планет, на яких є життя на даний момент.

На жаль, цього року "Кеплер" зламався. Але коли він був у робочому стані, можна було не лише визначати зірки, а також планети, які навколо них обертаються, а й відстань між зіркою та планетою, розміри цих планет. Тепер планується на його заміну представити новий телескоп NASA TESS, який очікують на 2017 рік. "Кеплер" мав такі потужності, що можна було сфокусувати його погляд у таку область космосу, яка налічує приблизно 145 тисяч зірок. У нового космічного телескопа TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) потужність вища в кілька разів, що дозволить дослідити простір, який налічує приблизно 500 тисяч зірок, а також 1000 червоних карликів, що знаходиться поблизу. Практично всі вчені мають впевненість у тому, що цей телескоп зможе виявити навколо цих п'ятисот тисяч зірок тисяч планет, умови яких схожі на нашу Землю.

Звичайно, проводити пошуки потенційно населених планет і знаходити їх дуже захоплююче і до того корисне заняття, але навіть TESS не зможе знайти таку планету, на якій насправді є життя, для цього потрібна «важка артилерія». Нам знадобиться телескоп Джеймса Вебба (JWST), який сьогодні є надвисокотехнологічним, він має прийти на заміну «Хаббл», іншій орбітальній лабораторії.

Телескоп (JWST) – ні що інше як проект європейського, канадського та американського космічних агентств, які планують його запуск на 2018 рік. Основне дзеркало телескопа є найбільш грандіозним, оскільки воно більше вп'ятеро, ніж таке дзеркало телескопа «Хаббл». Маючи в арсеналі таке дзеркало JWST може приймати сигнали від найбільш віддалених зірок, а також інших об'єктів, до того ж ці сигнали можуть бути значно слабшими. Так з'являється можливість дізнатися про такі об'єкти, про існування яких ми поки що навіть не підозрюємо. У JWST є ще одна перевага - здатність роботи в інфрачервоному спектрі («Хаббл» працює тільки в оптичному діапазоні), що дозволяє не турбуватися про пилові хмари. Тепер для нового телескопа вони не страшні, а значить те, що вони раніше могли приховувати, стане доступним для вивчення, а це може бути дуже цікавим. Всі ми та наукова спільнота разом узяті будемо вражені детальністю та красою зображень, які телескоп доставлятиме нам на Землю.

Все ж таки потрібно повернутися до основної теми сьогоднішньої бесіди, а саме пошуку позаземного життя. Телескоп JWST у бортовій електроніці такий спектрометр, який завдяки своїй потужності може проводити аналіз атмосфери найвіддаленіших планет. Якщо не вдаватися в наукові деталі, можна сказати так: спектрометр має настільки високу потужність, яка дозволяє телескопу визначати не тільки кожен елемент атмосфери, але й залишкові елементи, які можуть відбивати світло. Наприклад, у разі виявлення на планеті концентрації кисню і метану, які є ознаками наявності біологічного життя, такі елементи абсорбують лише особливі частоти світла, при цьому відображаючи інші. Тоді JWST відразу помітить таке відображення і на основі цих даних відображення зможе сказати які саме елементи присутні в атмосфері цієї планети.

Однак телескоп Джеймса Вебба має і деякі обмеження, в основному через низьку силу світла, що відбивається від планет, адже вони знаходяться в багатьох світлових роках від Землі. Тому JWST зможе вивчати лише планети щодо великих розмірів, які зараз обертаються навколо так званих білих та червоних карликів. Хоч і є такі обмеження, однак цей телескоп дає нам можливість у найближчому майбутньому знайти хоч якісь ознаки життя в інших світах.

Також є цікава розробка, яка фінансується аерокосмічним агентством NASA, вона, ймовірно, допоможе JWST. Зазвичай зірки, навколо яких обертаються планети, у мільярди разів яскравіші за ці планети. А таке надлишкове світло цілком може не тільки утруднити спостереження за такими планетами, а й не дати їх виявити. Щоб уникнути подібних ситуацій, був придуманий спеціальний проект New Worlds Mission, суть якого в тому, що астрономи планують застосувати для вирішення цього питання спеціальний купол, який працюватиме за принципом парасольки. Планується розташувати апарат між телескопом та зіркою, яка вивчається, він повинен розкриватися та блокувати все зайве світло, що вичерпується зіркою. У апарату вже є назва - Starshade, хоча він поки що знаходиться на стадії прототипу. Якщо NASA отримає фінансування до 2015 року, то планується запуск цього апарата в той же час, коли і запуск телескопа JWST.

За великим рахунком, до 2020 року часу не так вже й багато. Звичайно, не можна точно сказати, скільки проаналізувати різних планет, а також їх атмосфер телескопу JWST, але припустити можна, що ця цифра буде не в десятках, а швидше за все в мільйонах планет. Зате гранично ясно те, що у разі виявлення на віддалених планетах метану чи іншого маркера наявності там життя, наші уявлення про Всесвіт та його життєві форми будуть повністю перевернуті.

Розвиток астрономії не припиняється і багато нових телескопів будуються у всьому світі для різних цілей. Короткий опис найпримітніших проектів у цьому огляді:

Пошук планет

Сучасні телескопи здатні знайти планету в іншої зірки тільки якщо вона дуже близько до зірки або дуже велика (дивлячись на аналог сонячної системи «Кеплер» знайшов би Сатурн і Юпітер). Щоб знаходити аналоги землі в інших зірок та дізнатися, що з ними стало, створюється нове покоління космічних та наземних телескопів.

Телескоп TESS буде запущений у 2017 році. Його завдання – шукати екзопланети при сприятливому результаті він знайде 10000 нових екзопланет у 2 рази більше, ніж виявлено на сьогоднішній день.
Детальніше

CHEOPS

Космічний телескоп CHEOPS, що запускається в 2017, шукатиме екзопланети у найближчих до сонячної системи зірок і вивчатиме їх.
Детальніше

Телескоп Джеймса Вебба

Телескоп Джеймса Вебба це наступник Хаббла та майбутнє астрономії. Він першим зможе знаходити планети розміром із Землю і менше, а також робити фотографії ще більш далеких туманностей. Будівництво телескопа коштувало $8 млрд. Він буде відправлений до космосу восени 2018 року.
Детальніше

Тридцятиметровий телескоп

Тридцятиметровий телескоп міг би бути першим із серії «екстремально великих телескопів» здатних бачити значно далі за існуючі телескопи, але для жителів гавайських островів, гора, на якій його будують - священна, і вони домоглися його скасування. Тож тепер його буде відкладено і в кращому разі збудовано в іншому місці.
Детальніше

Гігантський телескоп Магеллана

Наземний Гігантський Магелланов телескоп матиме роздільну здатність у 10 разів вище, ніж у Хаббла. Повністю функціональним він стане у 2024 році.
Детальніше

European Extremely Large Telescope (E-ELT)

Але найбільшим у світі телескопом буде European Extremely Large Telescope (E-ELT). У кращому випадку він навіть буде здатний візуально спостерігати екзопланети, так що ми зможемо вперше побачити планети в інших зірок. Початок роботи також – 2024.
Детальніше

Телескоп PLATO буде спадкоємцем вже Джеймса Вебба і запущений у 2020-ті. Основним його завданням, як і інших, буде знаходження та вивчення екзопланет і він зможе визначати їхню будову (тверді вони або газові гіганти).
Детальніше

Також планований на 2020-й телескоп Wfirst спеціалізуватиметься на пошуках далеких галактик, але також зможе знаходити екзопланети і передавати зображення найбільших з них.
Детальніше

STEP (Search for Terrestrial Exo-Planets)

Китайський телескоп STEP (Search for Terrestrial Exo Planets) буде спроможний виявляти схожі на землю планети на відстані до 20 парсеків від сонця. Його запуск очікується у період 2021-2024.

Запланований на другу половину 2020-х космічний телескоп NASA - ATLAST шукатиме в галактиці біомаркери, що свідчать про наявність життя (кисню, озону, води)
Детальніше

Lockheed Martin розробляє новий телескоп – SPIDER. Він повинен збирати світло в інший спосіб і це дозволить зробити ефективний телескоп меншого розміру, тому що, якщо подивитися на попередні проекти, вони стають все більш гігантськими.
Детальніше

А поки нові телескопи для пошуку екзопланет ще не запущені і не збудовані, все що у нас є на сьогодні це 3 наглядові проекти. Докладніше про них у таблиці пошуку планет:

Таблиця пошуку планет

Планета 9

Планета 9 (або планета X) раптово була виявлена ​​опосередкованими методами на початку 2016-го. Перша нова планета сонячної системи за більш ніж 150 років, але щоб спостерігати її в телескоп і тим самим підтвердити її існування може знадобитися до 5 років пошуків.
Детальніше

Пошук зірок

У галактиці чумацький шлях від 200 до 400 млрд зірок і астрономи намагаються створити карту або каталог хоча б найближчих до нас зірок.

Космічний телескоп GAIA становитиме карту 1 млрд. найближчих до нас зірок. Публікацію першого каталогу заплановано на літо 2016.
Детальніше

Японський проект JASMINE - це третій в історії астрометричний проект (GAIA – другий) і включає запуск 3 телескопів у 2017, 2020 і після 2020 для уточнення відстані до астрономічних об'єктів і також нанесення розташування зірок на карту.

Наземний телескоп LSST використовуватиметься для картографування Чумацького Шляху та складання новітньої інтерактивної карти зоряного неба. Він розпочне роботу приблизно у 2022 році.
Детальніше

На сьогоднішній день у нас є тільки ось така зіркова карта від Google.

Пошук прибульців

Якщо позаземна цивілізація у нашій галактиці винайшла радіо, ми її коли-небудь знайдемо.

Extraterrastrial search

Російський мільярдер та творець mail.ru Юрій Мільнер вклав у 2015 році $100 млн у новий проект з пошуку позаземних цивілізацій. Пошук здійснюватиметься на поточному обладнанні.
Детальніше

Китай будує найбільший у світі радіотелескоп FAST площею 30 футбольних полів і навіть виселив мешканців цієї місцевості, щоб його звести. Радіотелескопи вирішують наукові завдання, але, найцікавіший спосіб їх застосування, це спроби засікти радіосигнали розумного життя. Телескоп був добудований у 2016 році і перші дослідження будуть проведені вже у вересні.
Детальніше

Square Kilometre Array

Радіоінтерферометр Square Kilometre Array, що будується в Австралії, Південній Африці і Новій Зеландії, буде в 50 разів чутливіший за будь-який радіотелескоп і настільки чутливий, що зможе засікти радар аеропорту за десятки світлових років від землі. Вихід на повну потужність очікується у 2024 році. Він також зможе дозволити наукову загадку про те, звідки беруться короткі радіосплески та знайде безліч нових галактик.
Детальніше

KIC 8462852

KIC8462852 найзагадковіша зірка на сьогоднішній день. Щось величезне затуляє її світло. Більше ніж юпітер у 22 рази, і це не інша зірка. Більше того, вона показує аномальні коливання яскравості. Астрономи дуже заінтриговані. (1)
Детальніше

Не припиняються суперечки про те, чи варто відправляти повідомлення до зірок або лише слухати. З одного боку, ніхто нас не знайде якщо слухати, з іншого одержувачі повідомлень можуть бути ворожі. Декілька повідомлень вже було відправлено у 20 столітті, але зараз їх відправляти перестали.

Пошук астероїдів

Ніхто всерйоз не займався захистом планети від астероїдів до недавнього часу

NEO detection

З наростанням занепокоєння з приводу астероїдів після челябінського метеорита, бюджет НАСА на виявлення астероїдів зріс у 10 разів до $50 млн. у 2016 році.
Детальніше

LSST (again)

LSST не лише складатиме карту зоряного неба, а й шукатиме «малі об'єкти сонячної системи». Його можливості щодо знаходження астероїдів повинні будуть бути в рази вищими, ніж у сучасних наземних і космічних телескопів.
Детальніше

Космічний інфрачервоний телескоп Neocam – один із 5 претендентів на нову місію програми Discovery від NASA. Якщо саме цю місію буде відібрано для реалізації у вересні 2016 року (а вона має найбільшу підтримку), телескоп буде запущений у 2021 році. Разом з LSST він дозволить Насу здійснити поставлене завдання щодо знаходження 90% астероїдів більше 140 м.
Детальніше

АЗТ-33 ВМ

Перший у Росії телескоп для виявлення небезпечних астероїдів - АЗТ-33 ВМ був добудований у 2016 році. Для нього ще потрібно закупити обладнання за 500 млн. рублів, і тоді він буде здатний виявити астероїд розміром з тунгуський метеорит за місяць до зіткнення із землею.
Детальніше

Марно спостерігати за небезпечними астероїдами, якщо не вдасться змінити їх курс. Тому NASA та ESA збираються запустити місію AIDA щодо зіткнення спеціального зонда та астероїда «65803 Didymos» та тестування таким чином можливості зміни курсу астероїда. Запуск очікується у 2020, а зіткнення у 2022.
Детальніше

Astronomy dream projects

Астрономи дуже хотіли б здійснити ці проекти, але поки що не можуть через брак фінансування, технологій чи внутрішньої єдності.

Надзвичайно великий телескоп

Через розбіжності між астрономами будуватимуться 3 великі телескопи замість одного гігантського 100 метрового телескопа. Проте астрономи сходяться на думці, що в найближчі 30 років стометровий телескоп потрібно буде побудувати.
Детальніше

New Worlds

Місія New Worlds полягає в тому, щоб заслонити світло зірки, щоб побачити екзопланети поряд з нею. Для цього доведеться запустити до космосу коронограф у поєднанні з телескопом. Деталі місії все ще обговорюються, але вона обійдеться не менш як $1 млрд.
Детальніше

Moon observatory

Космічні телескопи недостатньо великі, а наземним обсерваторіям заважає атмосфера. Тому астрономи дуже хотіли б побудувати обсерваторію на місяці де немає атмосфери та шуму (спотворень через земні джерела). Це було б ідеальне місце для спостережень, але на здійснення такого проекту заберуть десятиліття. Проте невеликі телескопи вже вирушають на місяць разом із місяцеходами.
Детальніше

Підсумок:

Для такої далекої від практичних результатів науки як астрономія, кількість вкладень і кількість проектів, що здійснюються, дуже велика. Більшість проектів існує лише задоволення нашої цікавості. Найімовірніше ми не знайдемо інопланетну цивілізацію, позаземне життя чи реально загрозливий для землі астероїд. Але ми намагаємось і стежити за цим досить цікаво.

November 12th, 2015

Перші телескопи діаметром трохи більше 20 мм і скромним збільшенням менше 10x, що з'явилися на початку XVII століття, здійснили справжню революцію в знаннях про навколишній космос. Сьогодні астрономи готуються ввести в дію гігантські оптичні інструменти діаметром у тисячі разів більше.

26 травня 2015 стало справжнім святом для астрономів усього світу. Цього дня губернатор штату Гаваї Девід Ігей дозволив розпочати нульовий цикл будівництва поблизу вершини згаслого вулкана Мауна-Кеа гігантського приладового комплексу, який за кілька років стане одним із найбільших оптичних телескопів у світі.

Ось як це виглядатиме:

Гіганти на арені

Новий телескоп отримав назву Тридцятиметровий телескоп (Thirty Meter Telescope, TMT), оскільки його апертура (діаметр) складе 30 м. Якщо все піде за планом, TMT побачить перше світло у 2022 році, а ще через рік почнуться регулярні спостереження. Споруда буде справді велетенський - висотою 56 і шириною 66 м. Головне дзеркало буде складено з 492 шестикутних сегментів загальною площею 664 м². За цим показником TMT на 80% перевершить Гігантський Магелланов телескоп (Giant Magellan Telescope, GMT) з апертурою 24,5 м, який в 2021 вступить в дію в чилійській обсерваторії Лас-Кампанас, що належить Інституту Карнегі.

Проте світовим чемпіоном TMT буде недовго. На 2024 заплановано відкриття Надзвичайно великого європейського телескопа (European Extremely Large Telescope, E-ELT) з рекордним діаметром 39,3 м, який стане флагманським інструментом Європейської південної обсерваторії (ESO). Його споруда вже розпочалася на трикілометровій висоті на горі Серро-Армазонес у чилійській пустелі Атакама. Головне дзеркало цього велетня, складене з 798 сегментів, збиратиме світло з площі 978 м².

Ця чудова тріада становитиме групу оптичних супертелескопів нового покоління, у яких довго не буде конкурентів.

Тридцять метрів науки Тридцятиметровий телескоп TMT побудований за схемою Річі-Кретьєна, яка використовується в багатьох великих телескопах, що нині діють, у тому числі і в найбільшому на даний момент Gran Telescopio Canarias з головним дзеркалом діаметром 10,4 м. На першому етапі TMT буде оснащений трьома. ІЧ- та оптичними спектрометрами, а в майбутньому планується додати до них ще кілька наукових приладів.

Фото 2

Анатомія супертелескопів

Оптична схема TMT сходить до системи, яку сотню років тому незалежно запропонували американський астроном Джордж Вілліс Річі та француз Анрі Кретьєн. В основі її лежить комбінація з головного увігнутого дзеркала і співвісного з ним опуклого дзеркала меншого діаметра, причому обидва мають форму гіперболоїда обертання. Промені, відбиті від вторинного дзеркала, прямують в отвір у центрі основного рефлектора і фокусуються за ним. Використання другого дзеркала в цій позиції робить телескоп компактнішим і збільшує його фокусну відстань. Ця конструкція реалізована в багатьох діючих телескопах, зокрема в найбільшому зараз Gran Telescopio Canarias з головним дзеркалом діаметром 10,4 м, в десятиметрових телескопах-близнюках гавайської Обсерваторії Кека і в четвірці 8,2-метрових обсерваторії Серро-Параналь. ESO.

Оптична система E-ELT також містить увігнуте головне дзеркало і опукле вторинне, але має ряд унікальних особливостей. Вона складається з п'яти дзеркал, причому головне з них не гіперболоїд, як у TMT, а еліпсоїд.

GMT сконструйований зовсім інакше. Його головне дзеркало складається із семи однакових монолітних дзеркал діаметром 8,4 м (шість складають кільце, сьоме знаходиться в центрі). Вторинне дзеркало – не опуклий гіперболоїд, як у схемі Річі-Кретьєна, а увігнутий еліпсоїд, розташований перед фокусом основного дзеркала. У середині XVII століття таку конфігурацію запропонував шотландський математик Джеймс Грегорі, а на практиці вперше втілив Роберт Гук у 1673 році. За грегоріанською схемою побудовано Великий бінокулярний телескоп (Large Binocular Telescope, LBT) в міжнародній обсерваторії на горі Грем у штаті Арізона (обидва його «очі» оснащені такими ж головними дзеркалами, як і дзеркала GMT) і два однакових телескопа Магелланових6 м, які від початку 2000-х років працюють в обсерваторії Лас-Кампанас.

Фото 3

Сила – у приладах

TMT, який розрахований на термін служби більш ніж у 50 років, насамперед оснастять трьома вимірювальними інструментами, змонтованими на загальній платформі – IRIS, IRMS та WFOS. IRIS (InfraRed Imaging Spectrometer) є комплексом з відеокамери дуже високої роздільної здатності, що забезпечує огляд у полі 34 х 34 кутових секунди, і спектрометра інфрачервоного випромінювання. IRMS – це багатощілинний інфрачервоний спектрометр, а WFOS – ширококутний спектрометр, який може одночасно відстежувати до 200 об'єктів на площі не менше ніж 25 квадратних кутових хвилин. У конструкції телескопа передбачено плоско-поворотне дзеркало, що направляє світло на потрібні в даний момент прилади, причому для перемикання потрібно менше десяти хвилин. Надалі телескоп обладнають ще чотирма спектрометрами та камерою для спостереження екзопланет. Згідно з нинішніми планами, за одним додатковим комплексом додаватиметься кожні два з половиною роки. GMT та E-ELT також матимуть надзвичайно багату приладову начинку.

Фото 4

Європейський гігант

Супертелескопи наступного десятиліття коштуватимуть недешево. Точна сума поки невідома, але вже ясно, що їхня загальна вартість перевищить $3 млрд. Що ж ці велетенські інструменти дадуть науці про Всесвіт?

«E-ELT буде використаний для астрономічних спостережень різних масштабів - від Сонячної системи до наддальнього космосу. І на кожній масштабній шкалі від нього очікують виключно багатої інформації, значну частину якої не можуть видати інші супертелескопи, – розповів «Популярній механіці» член наукової команди європейського гіганта Йохан Ліске, який займається позагалактичною астрономією та обсерваційною космологією. - На це є дві причини: по-перше, E-ELT зможе збирати набагато більше світла в порівнянні зі своїми конкурентами, і по-друге, його роздільна здатність буде набагато вищою. Візьмемо, скажімо, позасонячні планети. Їхній список швидко зростає, до кінця першої половини нинішнього року він містив близько 2000 назв. Зараз головне завдання полягає не в множенні числа відкритих екзопланет, а в збиранні конкретних даних про їхню природу. Саме цим і займатиметься E-ELT. Зокрема, його спектроскопічна апаратура дозволить вивчати атмосфери кам'яних землеподібних планет з повнотою і точністю, абсолютно недоступною для телескопів, що нині діють. Ця дослідницька програма передбачає пошук пари води, кисню та органічних молекул, які можуть бути продуктами життєдіяльності організмів земного типу. Немає сумніву, що E-ELT збільшить кількість претендентів на роль екзопланет».

Новий телескоп обіцяє й інші прориви в астрономії, астрофізиці та космології. Як відомо, існують чималі підстави припустити, що Всесвіт вже кілька мільярдів років розширюється з прискоренням, зумовленим темною енергією. Величину цього прискорення можна визначити зміни в динаміці червоного зміщення світла далеких галактик. Згідно з нинішніми оцінками, це зсув відповідає 10 см/с за десятиліття. Ця величина надзвичайно мала для вимірювання за допомогою телескопів, що нині діють, але для E-ELT таке завдання цілком під силу. Його надчутливі спектрографи дозволять також отримати більш надійні дані для відповіді на питання, чи постійні фундаментальні фізичні константи, чи вони змінюються з часом.

E-ELT обіцяє справжню революцію в позагалактичній астрономії, яка займається об'єктами, розташованими за межами Чумацького Шляху. Нинішні телескопи дозволяють спостерігати окремі зірки у найближчих галактиках, але на великих дистанціях вони пасують. Європейський супертелескоп надасть можливість побачити найяскравіші зірки у галактиках, віддалених від Сонця на мільйони та десятки мільйонів світлових років. З іншого боку, він буде здатний прийняти світло і від ранніх галактик, про які ще практично нічого не відомо. Він також зможе спостерігати за зірками поблизу надмасивної чорної діри в центрі нашої Галактики - не лише вимірювати їх швидкості з точністю до 1 км/с, а й відкривати невідомі нині зірки в безпосередній близькості до діри, де їх орбітальні швидкості наближаються до 10% швидкості світла. . І це, як каже Йохан Ліске, далеко не повний перелік унікальних можливостей телескопа.

Фото 5

Магелланів телескоп

Споруджує гігантський Магелланов телескоп міжнародний консорціум, що об'єднує більше десятка різних університетів та дослідницьких інститутів США, Австралії та Південної Кореї. Як пояснив «ПМ» професор астрономії університету Арізони та заступник директора Стюартівської обсерваторії Денніс Зарітскі, грегоріанська оптика була обрана з тієї причини, що вона підвищує якість зображень у широкому полі зору. Така оптична схема останніми роками добре зарекомендувала себе на кількох оптичних телескопах 6-8-метрового діапазону, а ще раніше її застосовували на великих радіотелескопах.

Незважаючи на те, що по діаметру і, відповідно, площі світлозбираючої поверхні GMT поступається TMT і E-ELT, у нього є чимало серйозних переваг. Його апаратура зможе одночасно вимірювати спектри великої кількості об'єктів, що є надзвичайно важливим для оглядових спостережень. Крім того, оптика GMT забезпечує дуже високу контрастність та можливість забратися далеко в інфрачервоний діапазон. Діаметр його поля зору, як і у TMT, становитиме 20 кутових хвилин.

За словами професора Зарітскі, GMT займе гідне місце у тріаді майбутніх супертелескопів. Наприклад, з його допомогою можна буде отримувати інформацію про темну матерію - головний компонент багатьох галактик. Про її розподіл у просторі можна судити з руху зірок. Однак більшість галактик, де вона домінує, містять порівняно мало зірок, до того ж досить тьмяних. Апаратура GMT буде в змозі відстежувати рухи багато більшої кількості таких зірок, ніж прилади будь-якого телескопів, що нині діють. Тому GMT дозволить точніше скласти карту темної матерії, і це, у свою чергу, дозволить вибрати найбільш правдоподібну модель її частинок. Така перспектива набуває особливої ​​цінності, якщо врахувати, що досі темну матерію не вдавалося виявити ні шляхом пасивного детектування, ні отримати на прискорювачі. На GMT також виконуватимуть інші дослідницькі програми: пошук екзопланет, включаючи планети земного типу, спостереження найдавніших галактик і дослідження міжзоряної речовини.

Супергігант E-ELT стане найбільшим у світі телескопом з головним дзеркалом діаметром 39,3 м. Він буде оснащений суперсучасною системою адаптивної оптики (АТ) з трьома дзеформованими дзеркалами, здатними усунути спотворення, що виникають на різних висотах, та сенсорами хвильового фронту для аналізу світла від трьох природних опорних зірок і чотирьох-шістьох штучних (породжених в атмосфері за допомогою лазерів). Завдяки цій системі роздільна здатність телескопа в ближній інфрачервоній зоні при оптимальному стані атмосфери досягне шести кутових мілісекунд і впритул наблизиться до дифракційної межі, зумовленої хвильовою природою світла.

Гавайський проект

«TMT – єдиний із трьох майбутніх супертелескопів, місце для якого обрано у Північній півкулі, – каже член ради директорів гавайського проекту, професор астрономії та астрофізики Каліфорнійського університету в Санта-Крус Майкл Болті. – Однак його змонтують не дуже далеко від екватора, на 19-му градусі північної широти. Тому він, як і інші телескопи обсерваторії Мауна-Кеа, зможе оглядати небосхил обох півкуль, тим більше що в умовах спостереження ця обсерваторія - одне з кращих місць на планеті. Крім того, TMT працюватиме у зв'язці з групою розташованих по сусідству телескопів: двох 10-метрових близнюків Keck I та Keck II (які можна вважати прототипами TMT), а також 8-метрових Subaru та Gemini-North. Система Річі-Кретьєна зовсім не випадково задіяна у конструкції багатьох великих телескопів. Вона забезпечує гарне поле зору і дуже ефективно захищає і від сферичної, і від коматичної аберації, яка спотворює зображення об'єктів, що не лежать на оптичній осі телескопа. До того ж для TMT запланована чудова адаптивна оптика. Зрозуміло, що астрономи повною мірою очікують, що спостереження на TMT принесуть чимало чудових відкриттів».

На думку професора Болте, і TMT, та інші супертелескопи сприятимуть прогресу астрономії та астрофізики насамперед тим, що в черговий раз відсунуть межі відомої науки Всесвіту і в просторі, і в часі. Ще 35-40 років тому космос, що спостерігався, в основному був обмежений об'єктами не старше 6 млрд років. Зараз вдається надійно спостерігати галактики віком близько 13 млрд років, чиє світло було випущено через 700 млн років після Великого вибуху. Є кандидати в галактики з віком 13,4 млрд років, проте це поки що не підтверджено. Очікується, що прилади TMT зможуть реєструвати джерела світла віком лише трохи менше (на 100 млн років) самого Всесвіту.

TMT надасть астрономії та безліч інших можливостей. Результати, які будуть на ньому отримані, дозволять уточнити динаміку хімічної еволюції Всесвіту, краще зрозуміти процеси формування зірок і планет, поглибити знання про структуру нашої Галактики та її найближчих сусідів і, зокрема, про галактичне гало. Але головне в тому, що TMT, так само як GMT та E-ELT, швидше за все, дозволить дослідникам відповісти на питання фундаментальної важливості, які зараз не можна не лише коректно сформулювати, а й навіть уявити. У цьому, на думку Майкла Болте, і є основна цінність проектів супертелескопів.

Оптика для супертелескопів

Три найбільші телескопи першої половини XXI століття будуть використовувати різні оптичні схеми. TMT побудований за схемою Річі-Кретьєна з увігнутим головним дзеркалом і опуклим вторинним (обидва гіперболічні). E-ELT має увігнуте головне дзеркало (еліптичне) та опукле вторинне (гіперболічне). GMT використовує оптичну схему Грегорі з увігнутими дзеркалами: головним (параболічним) та вторинним (еліптичним).

Апертура (діаметр) нового телескопа становитиме 30 метрів. Якщо все піде за планом, TMT вперше побачить світ зірок у 2022 році, а ще через рік почнуться регулярні спостереження.

Супертелескоп E-ELT обіцяє справжню революцію в позагалактичній астрономії, яка займається об'єктами, розташованими за межами Чумацького Шляху.

Будь-який телескоп сам по собі – просто дуже велика зорова труба. Для перетворення на астрономічну обсерваторію його необхідно забезпечити високочутливими спектрографами та відеокамерами.

Фото 6

На землі та в небесах

У жовтні 2018 року планується вивести до космосу телескоп James Webb (JWST). Він працюватиме тільки в помаранчевій та червоній зонах видимого спектру, але зате зможе вести спостереження майже у всьому середньому інфрачервоному діапазоні аж до хвиль довжиною 28 мкм (інфрачервоні промені з довжинами хвиль понад 20 мкм практично повністю поглинаються в нижньому шарі атмосфери молекулами). , отже наземні телескопи їх помічають). Оскільки він буде захищений від теплових перешкод земної атмосфери, його спектрометричні прилади будуть набагато чутливішими за наземні спектрографи. Однак діаметр його головного дзеркала - 6,5 м, і тому завдяки адаптивній оптиці кутовий дозвіл наземних телескопів буде в кілька разів вищим. Отже, за словами Майкла Болте, спостереження на JWST та на наземних супертелескопах ідеально доповнюватимуть один одного. Щодо перспектив 100-метрового телескопа, то професор Болте дуже обережний в оцінках: «На мою думку, у найближчі 20-25 років просто не вдасться створити системи адаптивної оптики, здатні ефективно працювати в парі зі стометровим дзеркалом. Можливо, це станеться десь через сорок років, у другій половині століття».

Фото 7

Фото 9

Фото 10

Фото 11.

Фото 12.

Фото 13.

Фото 14.

І Оригінал статті знаходиться на сайті ІнфоГлаз.рфПосилання на статтю, з якою зроблено цю копію -

Телескоп «Джеймс Вебб»

Космічні телескопи завжди будуть на вістрі пізнання космосу - їм не заважає ні з її спотвореннями та хмарністю, ні вібрації та шуми на поверхні планети. Саме позаземні пристрої дозволили отримати детальні та красиві фотографії віддалених туманностей та галактик, які навіть не видно людському оку на нічному небі. Однак у 2018 році розпочнеться нова епоха у вивченні космосу, яка відсуне далі видимі межі Всесвіту – буде запущено космічний телескоп «Джеймс Вебб», рекордсмен індустрії. Причому рекорди б'є не лише за характеристиками: вартість проекту на сьогоднішній день сягає 8,8 мільярда доларів.

Перш ніж говорити про пристрій і функціонал Джеймса Вебба, варто розібратися, для чого він потрібен. Здавалося б, вивченню Всесвіту заважає лише одна атмосфера Землі, і можна просто доставити телескоп з прикрученою до нього камерою на орбіту і радіти життю. Але при цьому "Джеймса Вебба" розробляють вже більше десятка років, а підсумковий бюджет ще на стадії раннього проектування перевищив вартість його попередника, ! Отже, орбітальний телескоп - це щось складніше, ніж аматорська підзорна труба на тринозі, і його відкриття будуть у сотні разів ціннішими. Але що такого особливого можна дослідити телескопом, тим паче космічним?

Піднявши голову до неба, кожен може побачити зірки. Але вивчення віддалених на мільярди кілометрів об'єктів – досить складне завдання. Світло зірок і галактик, яке рухається мільйонами, а то й мільярдами років, зазнає значних змін - а то й зовсім не доходить до нас. Так, пилові хмари, часто поширені в галактиках, здатні повністю поглинути все видиме випромінювання зірки. Ще невпинне розширення Всесвіту призводить до світла - його хвилі стають довшими, змінюючи діапазон у бік червоного, або ж невидимого інфрачервоного. А сяйво навіть найбільших об'єктів, пролетівши відстань у мільярди світлових років, стає подібним до світла кишенькового ліхтарика серед сотень прожекторів - для виявлення надвіддалених галактик потрібні прилади нечуваної чутливості.

Правовласник ілюстрації NASA Image caption З жовтня минулого року наукові прилади телескопа проходять випробування у вакуумній камері Центру Годдарду

Робота з підготовки до запуску наступника орбітального телескопа "Хаббл" - космічної обсерваторії "Джеймс Вебб" - розпочала вирішальний етап.

Інженери НАСА закінчують збирання основного дзеркала нового телескопа. Запуск нового телескопа планується на жовтень 2018 року.

Завершуються також кріогенні випробування та калібрування чотирьох основних блоків наукової апаратури телескопа.

Проект НАСА із запуску нової орбітальної обсерваторії вступив таким чином у фінальну стадію, і в найближчі місяці очікується швидкого завершення етапів підготовки до старту.

Телескоп планується запустити за допомогою європейської ракети-носія "Аріан-5", що визначило багато особливостей конструкції телескопа, зокрема той факт, що головне його дзеркало складається з сегментів.

Орбітальний телескоп "Джеймс Вебб", названий так на ім'я другого керівника NASA, фінансується американським аерокосмічним агентством, Європейським космічним агентством та Канадським космічним агентством.

Первинними завданнями нового телескопа є виявлення світла перших зірок і галактик, сформованих після Великого вибуху, вивчення формування та розвитку галактик, зірок, планетних систем та походження життя. Також "Уебб" зможе розповісти про те, коли і де почалася реіонізація Всесвіту і що її викликало.

Телескоп дозволить виявляти відносно холодні екзопланети з температурою поверхні до 300 К (що практично дорівнює температурі поверхні Землі), що знаходяться далі за 12 астрономічних одиниць (а. е.) від своїх зірок і віддалені від Землі на відстань до 15 світлових років.

До зони докладного спостереження потраплять понад два десятки найближчих до Сонця зірок. Завдяки новому телескопу очікується справжній прорив у екзопланетології - можливостей телескопа буде достатньо не тільки для того, щоб виявляти самі екзопланети, а й навіть супутники та спектральні лінії цих планет, що буде недосяжним показником для будь-якого наземного та орбітального телескопа аж до початку 2020-х років. , коли до ладу буде введено Європейський надзвичайно великий телескоп із діаметром дзеркала у 39,3 м.

Термін роботи телескопа складе щонайменше п'ять років.

В останні тижні інженери НАСА були зайняті приклеюванням сегментів головного дзеркала, виготовлених з берилію, до конструкції дзеркала, що несе.

У найближчі кілька днів останні два восьмикутні сегменти будуть встановлені в необхідне для закріплення положення.

Тим часом у сусідньому приміщенні центру імені Годдарда в штаті Меріленд поруч із цехом складання завершуються кріогенно-вакуумні випробування наукової апаратури майбутнього телескопа.

"Джеймс Вебб" матиме такі наукові інструменти для дослідження космосу:

• Камера ближнього інфрачервоного діапазону (Near-Infrared Camera);
• Прилад для роботи у середньому діапазоні інфрачервоного випромінювання (Mid-Infrared Instrument);
• Спектрограф ближнього інфрачервоного діапазону (Near-Infrared Spectrograph);
• Датчик точного наведення із пристроєм формування зображення в ближньому інфрачервоному діапазоні та безщілинним спектрографом (Fine Guidance Sensor/Near InfraRed Imager and Slitless Spectrograph).

Починаючи з жовтня минулого року, ці прилади перебували у вакуумній камері, температура якої була знижена до мінус 233 градусів Цельсія.

Вже отримані дані калібрування приладів, які матимуть величезне значення для керування телескопом у глибокому космосі.

Ці випробування допомогли виявити низку дефектів та замінити ненадійне обладнання та деталі. У телескопі є 250 тисяч кришок та затворів, частина яких мають неприємний дефект "залипання" у вакуумі під впливом вібрацій під час запуску із Землі.

Вібрація ракети-носія була симульована під час нинішніх випробувань, і замінені деталі довели свою підвищену надійність.

Залишається провести загальніші оптичні, вібраційні та акустичні випробування всіх систем телескопа.

Потім дзеркало та наукові прилади будуть доставлені до Центру імені Джонсона для подальших кріогенно-вакуумних випробувань у камері, яка була побудована у 1960-х роках для випробувань ракетної техніки проекту "Аполлон". Ці випробування розпочнуться приблизно за рік.

Після їх завершення до телескопа буде приєднано модуль систем керування, в якому будуть встановлені бортові комп'ютери та системи зв'язку.

В останню чергу на телескоп буде встановлено гігантський сонячний щит розміром із тенісний корт, який захистить оптичні системи від впливу сонячних променів.

До жовтня 2018 року залишилося чекати не так вже й довго.