Всевидящее око. NASA разрабатывает футуристический телескоп, который будет искать жизнь в космосе

Новая космическая обсерватория получила рабочее название Habitable Worlds Observatory (HWO, Обсерватория обитаемых миров). Разработка этого телескопа только начинается — пока у NASA нет даже примерной даты его запуска. Есть только разговоры о том, что HWO может начать свою работу до 2040-х годов, однако никаких официальных объявлений на этот счет пока не было.

Скорее всего, это будет следующий флагманский проект NASA уже после запуска космического телескопа Nancy Grace Roman, предварительно запланированного на середину 2020-х. Главной миссией Nancy Grace будет поиск и исследование темной материи и темной энергии — загадочных компонентов космоса, без которых мы до сих пор не можем объяснить, как существует наша Вселенная.

В одном из своих отчетов Национальная академия наук США отмечала необходимость сконцентрировать внимание астрономов и астрофизиков на разработке (а точнее возрождении) программы Больших обсерваторий. Результатом работы этой программы является, например, космический телескоп Хаббл, который был запущен более 30 лет назад, а он до сих пор продолжает собирать новую информацию для исследований.

Так, для возрождения программы исследователи предлагали начать строительство нового телескопа, чувствительного к ультрафиолетовому, оптическому и ближнему инфракрасному излучению, что позволило бы ему не только исследовать далекие звезды и галактики, спрятанные космической пылью, но и выявлять признаки жизни на экзопланетах, похожих на землю.

Также рассматривается возможность строительства двух небольших космических телескопов, которые будут работать в инфракрасном и рентгеновском спектрах. Они помогут ученым следить за самыми мощными астрофизическими явлениями типа слияния черных дыр и «проникать» сквозь пеленную пыль вокруг новорожденных звезд. Однако главное, что они смогут работать вместе с основным космическим телескопом, о котором пойдет речь ниже.

Ученые уже несколько лет работали над концептами различных космических телескопов, которые стали бы следующим флагманом NASA после Вебба и Грейс Роман, и позволит нам сконцентрироваться на поиске живых внеземных миров. В конце концов, исследователи решили частично объединить концепции LUVOIR (Large UltraViolet Optical Infrared Surveyor, Большой ультрафиолетовый оптический инфракрасный инспектор) и HabEx (Habitable Exoplanet Observatory, Обсерватория населенных экзопланет) .

Так в игру и вступил телескоп Habitable Worlds Observatory.

Марк Клемпин, директор отдела астрофизики NASA, во время презентации проекта немного затизерил некоторые моменты — и они уже успели заинтересовать многих ученых.

Телескоп будет работать во второй точке Лагранжа (L2). Это место, где на него будут влиять гравитационные силы Земли и Солнца, постоянно удерживая его в 1,5 млн км от планеты. Именно здесь работает телескоп имени Джеймса Уэбба — и вообще L2 считается едва ли не самым перспективным местом для дальнейших подобных миссий.

В то же время, NASA не планирует использовать до сих пор неизвестные технологии. Именно это в свое время очень сильно тормозило строительство Уэбба и в конце концов увеличило его смету в несколько раз, ведь разработка и усовершенствование некоторых технологий потребовали больше времени, чем планировалось. Поэтому от начала разработки до запуска Уэбба прошло более 20 лет, а весь проект обошелся агентству в $10 млрд.

HWO в этом плане повезло, ведь для его разработки ученые планируют использовать уже работающие на Уэббе технологии, а также такие инновации, которые уже разрабатывались под другие потенциальные проекты NASA.

Среди них — сегментированные зеркала (массив из меньших зеркал, образующих одно большое зеркало) позволяют телескопу рассматривать самые отдаленные космические объекты в гораздо большей детализации. Такие зеркала используют на Уэббе, поэтому у инженеров не должно возникнуть непредвиденных проблем при конструировании и строительстве нового телескопа.

Также HWO получает усовершенствованный коронограф — это инструмент, позволяющий исследовать тусклые эзопланеты у ярких звезд, блокируя их свет. Новый телескоп получит улучшенную версию коронографа, разработанного и для телескопа Nancy Grace Roman. Ученые надеются, что он сможет блокировать свет звезд, которые в 10 миллиардов раз ярче вращающихся вокруг нее планет. Для сравнения — современное устройство может справиться со светом звезды, которая в 100 миллионов раз ярче ее планеты.

Конструкция HWO предусматривает также создание цилиндрической перегородки, подобной той, которая есть у Хаббла. Она не только позволит дополнительно подавлять звездное сияние, но и защитит зеркало телескопа от метеоритов, уже успевших помешать работе Уэбба.

Однако главным козырем HWO станет возможность апгрейда или ремонта телескопа непосредственно в космосе. До сих пор астронавты могли обслуживать только телескопы, расположенные на низкой околоземной орбите типа Хаббла (325 км над поверхностью Земли). Однако в будущем NASA планирует привлечь частные компании, как это агентство делает при разработке космической станции следующего поколения.

Проблема в том, что у человечества нет технической возможности отправлять астронавтов на расстояние в 1,5 миллиона километров от Земли в открытый космос, чтобы они могли провести манипуляции с телескопом. В идеале дальнейшие разработки частных компаний позволят NASA запускать роботизированные миссии для обслуживания HWO — то есть, без прямого привлечения людей. По мнению Клемпина, это уже будет частью реальности 2040-х.

Это даст инженерам определенную гибкость при разработке. Например, если прибор будет слишком сложным для разработки, его смогут отправить и присоединить к телескопу уже после запуска миссии. Таким образом, будет обеспечена возможность своевременного запуска телескопа без дополнительных переносов и превышений бюджета. Кроме того, ученые смогут продлить срок работы телескопа, периодически ремонтируя и улучшая детали.

Главная проблема для проекта по состоянию на нынешний день — разработка его бюджета, поскольку NASA требует большего финансирования для реализации своих амбициозных планов. А американские чиновники уменьшили бюджет NASA в этом году. Экономический кризис, в который падает современный мир, также вряд ли улучшит ситуацию в ближайшем будущем.

Именно поэтому Клемпин подчеркивает, что агентство планирует активно привлекать к работе частные космические компании. К примеру, часть средств NASA, которые были бы потрачены на внутреннюю разработку технологий, уже направили на поддержку небольших исследований разных компаний. Те, в свою очередь, работают над разными решениями по дизайну телескопа, которые помогли бы удешевить стоимость проекта без потери его функциональности.