Всевидяче око. NASA розробляє футуристичний телескоп, який буде шукати життя у космосі

Нова космічна обсерваторія отримала робочу назву Habitable Worlds Observatory (HWO, Обсерваторія населених світів). Розробка цього телескопу тільки починається — поки що у NASA немає навіть приблизної дати його запуску. Є лише розмови про те, що HWO може розпочати свою роботу до 2040-х років, проте ніяких офіційних оголошень з цього приводу поки що не було.

Скоріш за все, це буде наступний флагманський проєкт NASA вже після запуску космічного телескопа Nancy Grace Roman, який попередньо заплановано на середину 2020-х. Головною місією Nancy Grace буде пошук та дослідження темної матерії й темної енергії — загадкових компонент космосу, без яких ми і досі не можемо пояснити, як існує наш Всесвіт.

У одному зі своїх звітів Національна академія наук США наголошувала на необхідності сконцентрувати увагу астрономів та астрофізиків на розробці (а точніше відродженні) програми Великих обсерваторій. Результатом роботи цієї програми є, наприклад, космічний телескоп Габбл, який було запущено понад 30 років тому, а він і досі продовжує збирати нову інформацію для досліджень.

Так, для відродження програми дослідники пропонували розпочати будівництво нового телескопа, чутливого до ультрафіолетового, оптичного та ближнього інфрачервоного випромінювання, що дозволило б йому не тільки досліджувати далекі зірки та галактики, заховані космічним пилом, але й виявляти ознаки життя на екзопланетах, схожих на Землю.

Також розглядається можливість будівництва двох невеликих космічних телескопів, які працюватимуть у далекому інфрачервоному та рентгенівському спектрах. Вони допоможуть вченим стежити за найпотужнішими астрофізичними явищами на кшталт злиття чорних дірок і «проникати» крізь пелену пилу навколо новонароджених зірок. Проте головне, що вони зможуть працювати разом з основним космічним телескопом, про який піде мова нижче.

Вчені вже кілька років працювали над концептами різних космічних телескопів, які б стали наступним флагманом NASA після Вебба та Грейс Роман, та дозволить нам сконцентруватися на пошуку живих позаземних світів. Зрештою дослідники вирішили частково об'єднати концепції LUVOIR (Large UltraViolet Optical Infrared Surveyor, Великий ультрафіолетовий оптичний інфрачервоний інспектор) та HabEx (Habitable Exoplanet Observatory, Обсерваторія населених екзопланет).

Так у гру і вступив телескоп Habitable Worlds Observatory.

Марк Клемпін, директор відділу астрофізики NASA, під час презентації проєкту трошки затізерив деякі моменти — і вони вже встигли зацікавити багатьох вчених.

Телескоп працюватиме у другій точці Лагранжа (L2). Це місце, де на нього впливатимуть гравітаційні сили Землі та Сонця, постійно утримуючи його на відстані 1,5 млн км від планети. Саме тут працює телескоп імені Джеймса Вебба — та й загалом L2 вважається ледь не найперспективнішим місцем для подальших подібних місій.

Водночас NASA не планує використовувати досі невідомі технології. Саме це свого часу дуже сильно гальмувало будівництво Вебба та зрештою збільшило його кошторис у кілька разів, адже розробка та вдосконалення деяких технологій затребувала більше часу, ніж планувалося. Через це від початку розробки до запуску Вебба пройшло більше 20 років, а весь проєкт обійшовся агентству у $10 млрд.

HWO у цьому плані пощастило, адже для його розробки вчені планують використовувати технології, які вже працюють на Веббі, а також такі інновації, які вже розроблювалися під інші потенційні проєкти NASA.

Серед них — сегментовані дзеркала (масив з менших зеркал, що утворюють одне велике дзеркало) дозволяють телескопу роздивлятися найвіддаленіші космічні об'єкти у набагато більшій деталізації. Такі дзеркала використовують на Веббі, а тому у інженерів не має виникнути непередбачених проблем під час конструювання та будівництва нового телескопу.

Також HWO отримає вдосконалений коронограф — це інструмент, що дозволяє досліджувати тьмяні езопланети біля яскравих зірок, блокуючи їхнє світло. Новий телескоп отримає покращену версію коронографа, який був розроблений для телескопу Nancy Grace Roman. Вчені сподіваються, що він зможе блокувати світло зірок, які в 10 мільярдів разів яскравіші за планети, що обертаються навколо неї. Для порівняння —сучасний пристрій може впоратися зі світлом зірки, яка в 100 мільйонів разів яскравіша за її планету.

Конструкція HWO передбачає також створення циліндричної перегородки, подібної до тієї, яка є у Габбла. Вона не тільки дозволить додатково придушувати зіркове сяйво, але й захистить дзеркало телескопу від метеоритів, які вже встигли завадити роботі Вебба.

Проте головним козирем HWO стане можливість апгрейду чи ремонту телескопу безпосередньо у космосі. Досі астронавти могли обслуговувати лише телескопи, які розміщені на низькій навколоземній орбіті на кшталт Габбла (325 кілометрів над поверхнею Землі). Проте у майбутньому NASA планує залучити приватні компанії, як це агенція робить під час розробки космічної станції наступного покоління.

Проблема в тому, що у людства немає технічної можливості відправляти астронавтів на відстань у 1,5 млн кілометрів від Землі у відкритий космос, щоб вони могли провести маніпуляції з телескопом. В ідеалі подальші розробки приватних компаній дозволять NASA запускати роботизовані місії для обслуговування HWO — тобто, без прямого залучення людей. На думку Клемпіна, це вже буде частиною реальності 2040-х.

Це дасть інженерам певну гнучкість під час розробки. Наприклад, якщо певний прилад буде надто складним для розробки, його зможуть відправити і приєднати до телескопа вже після запуску місії. У такий спосіб буде забезпечено можливість вчасного запуску телескопу без додаткових переносів та перевищень бюджету. Крім того, вчені зможуть продовжувати термін роботи телескопу, періодично ремонтуючи та покращуючи певні деталі.

Головна проблема для проєкту станом на зараз — розробка його бюджету, оскільки NASA потребує більшого фінансування для реалізації своїх амбітних планів. Натомість американські урядовці зменшили бюджет NASA цього року. Економічна криза, в яку падає сучасний світ, також навряд покращить цю ситуацію у найближчому майбутньому.

Саме тому Клемпін наголошує на тому, що агенція планує активно залучати до роботу приватні космічні компанії. Наприклад, частину коштів NASA, які були б витрачені на внутрішню розробку технологій, вже направили на підтримку невеликих досліджень різних компаній. Ті, у свою чергу, працюють над різними рішеннями щодо дизайну телескопу, які допомогли б здешевити вартість проєкту без втрати його функціональності.