Астрономы хотят построить гигантский космический телескоп
Несмотря на то, что строительство самого высокотехнологичного космического телескопа JWST (James Webb Space Telescope) еще продолжается, а его запуск планируется только в 2018 году, это совсем не мешает астрономам уже начинать думать о следующем проекте — 12-метровом космическом телескопе, который займется поиском доказательств существования внеземной жизни.
В рамках собрания Американского астрономического общества представители Ассоциации университетов для астрономических исследований (AURA) поделились своими мыслями и надеждами касаемо следующей «флагманской» космической обсерватории, которая должна будет прийти на смену телескопу JWST спустя десятилетие после его работы.
Задача этой будущей миссии, реализация которой начнется не раньше 2030 года, по-прежнему будет заключаться в поисках ответов на два основополагающих вопроса: одни или мы во Вселенной и как строительные элементы и материалы нашей Вселенной развивались в процессе ее эволюции?
Задача, казалось бы, ясная и очевидная, однако для ее решения нам необходим космический аппарат с такими технологиями, которые раньше человечество никогда не видело. Нам нужен телескоп как минимум в 10 раз мощнее «Хаббла». Нам нужен, как шутят астрономы, «Хаббл HD».
«Дорога к открытию живых миров требует использования космического телескопа с радиусом как минимум 8-12 метров», — говорит Натали Батала, астроном, изучающий экзопланеты в Космическом центре Эймса аэрокосмического агентства NASA.
«Нам нужна такая штука, которая будет способна разглядеть в мельчайших деталях солнцеподобные звезды в 30-ти парсеках», — добавляет Батала, объясняя, что 30 парсеков равны примерно 100 световым годам.
«Именно такой телескоп позволит нам изучить землеподобные планеты, расположенные в обитаемых зонах своих солнцеподобных звезд».
Если где-то там есть жизнь и если мы сможем подобрать достаточное количество подходящих возможных кандидатов среди таких планет, то у нас появится достаточно хорошие шансы на то, что жизнь мы эту все-таки найдем.
Тем не менее доставка 8-12-метрового телескопа в космос будет представлять собой чрезвычайно сложную задачу. Например, телескоп имени Джеймса Вебба, стоимостью 8,7 миллиарда долларов и размером с теннисный корт, который позволит астрономам разглядеть первый свет начала времен, имеет диаметр основного зеркала 6,5 метра. Однако по сравнению с новым телескопом, строительство которого начнется не раньше 2030 года, JWST будет выглядеть как игрушка.
Модель космического телескопа имени Джеймса Вебба. Масштаб 1:1
И все же увеличение размера поискового оборудования — это именно то, что нам нужно, если мы хотим уловить свет, исходящий от удаленных миров. Используя метод транзитной фотометрии, мы смогли обнаружить тысячи экзопланет, однако это нельзя назвать даже малой частью того, что нас ожидает в будущем. Практически все те планеты, которые мы «видели», являются лишь яркими газовыми шарами, мирами размером больше Юпитера и, вероятнее всего, необитаемыми.
«Даже с самыми современными нынешними технологиями у нас нет возможности не то что найти, а даже представить аналог Солнечной системы», — говорит Батала.
«Однако именно этого нам бы очень хотелось. Поэтому есть куда стремиться».
Для того чтобы имелась возможность разглядеть небольшую, каменистую планету в обитаемой зоне ярких звезд G-типа (аналогичны нашему Солнцу) и изучить ее атмосферу на предмет признаков жизни, нам потребуется телескоп с невероятной апертурой. Телескоп, способный подавлять звездный свет в коэффициенте десяти миллиардов. И он, конечно же, должен находиться в космосе, за пределами искажающих свойств атмосферы нашей планеты.
Однако преемник телескопа JWST будет использоваться не только для поиска внеземной жизни. Он также поможет нам понять, как строительные блоки материи во Вселенной развивались с ее эволюцией, что в теории позволит нам ответить на еще более фундаментальный вопрос о том, откуда появилась жизнь в общем ее понимании.
«Если мы хотим проследить момент от Большого взрыва до появления биосигнатур, нам понадобится понять эволюцию атомов во Вселенной», — говорит Джон О’Мира, астроном из канадского Колледжа святого Михаила Торонтского университета.
Пока астрофизики изучают формирование галактик, О’Мира предлагает использовать преемника JWST в иных целях. Он хочет понять процесс формирования и движения элементов в масштабе всей Вселенной.
«Как и где развивается и протекает жизненный цикл атомов? Как мы пришли к тому, что дышим именно кислородом? Для того чтобы ответить на эти вопросы, нам необходимо понять последние десять миллиардов лет взаимодействия и смешивания различных газов и галактик», — задается вопросами Джон О’Мира.
Чтобы решить два этих научных вопроса — эволюцию материи и эволюцию жизни, — потребуется использование научных инструментов, позволяющих вести наблюдение во всех диапазонах волн, включая видимый, ультрафиолетовый и ближний инфракрасный. Несколько подобных высокоточных инструментов, а также 12-метровое основное зеркало, дополнительное зеркало, а также надежная конструкция — и мы получим одно из самых передовых технологических устройств, о котором когда-либо могло мечтать человечество.
К счастью, у нас есть возможность применить все наши знания, которые были накоплены за последние более пятьдесят лет строительства других телескопов.
«Каждый должен мечтать о большем», — говорит Марк Постман из Института исследований космоса с помощью космических телескопов.
«Однако мечтать нужно мудро. Нам необходимо использовать то, что мы узнали благодаря космическому телескопу «Хаббл», то, что узнали при строительстве JWST, а также то, что мы узнали благодаря многочисленным космическим миссиям и наблюдениям, а также те знания, которые придут позже».
Например, большой задачей для инженеров, строящих JWST, являлся вопрос того, как же отправить 6,5-метровое зеркало в космос. Решение оказалось таким же интересным, как оригами. Зеркало нужно сделать из более компактных частей, которые раскроются и образуют основное зеркало телескопа уже на орбите.
«JWST научил нас, как строить большие сегментированные космические телескопы», — говорит Постман.
«Новый 8- или 12-метровый телескоп тоже, скорее всего, будет сегментированным».
Конечно же, перед учеными и инженерами стоят множество технических задач и испытаний, которые обязательно потребуется решить. Но именно поэтому думать о преемнике JWST уже сейчас — самое время. Может, 2030 год и кажется сейчас довольно отдаленным будущем, однако по меркам астрономии это всего лишь миг.
«История постепенно начинает разворачиваться. Она очень сложная, требует решения множества проблем и поиска множества ответов, проведения планирования и реализации идей. Но оно того стоит. Мы находимся на пороге возможности открытия доказательства жизни за пределами Земли».