Телескопы вне Земли: астрономов потянуло на Луну

Выведение астрономических инструментов за пределы атмосферы Земли – важнейшая тенденция современной астрономии. Прежде всего, это связано с негативным влиянием турбулентности атмосферы на чувствительность и разрешающую способность телескопов, которая в результате реально далека от теоретической. С другой стороны, непрозрачность атмосферы во многих спектральных областях (инфракрасной, ультрафиолетовой, рентгеновской, гамма) до сих пор существенно ограничивала возможности наземных инструментов, и лишь с появлением первых орбитальных инструментов астрономия получила возможность стать в полной мере «всеволновой». Увеличение разрешающей способности телескопов и собираемого ими света напрямую связано с увеличением апертуры (диаметра входного отверстия) телескопов. Однако, большие размеры объективов телескопов ведут к невероятному усложнению механической конструкции. У наземной астрономии – свои границы возможного.

Как сообщает Space.com, эти вопросы обсуждались на конференции, посвященной космическому телескопостроению, которая в прошлом месяце состоялась в Боулдере, штат Колорадо. «Больше всего меня поразила широта интересов всех участников и масштаб предложенных проектов, - говорит один из организаторов конференции, Харлей Тронсон (Harley Thronson) из штаб-квартиры НАСА в Вашингтоне. – Благодаря тому, что конференция собрала широкий спектр участников, нам удалось навести мосты между астрономией и такими научными дисциплинами, как биоастронавтика, конструирование сложных систем в космосе, роботизация и дистанционное управление этими системами, обеспечение работы человека в космосе и на поверхности других планет».

В настоящее время наиболее амбициозным проектом в космическом телескопостроении является Космический Телескоп Джеймса Вебба (James Webb Space Telescope, JWST), который предполагается запустить в 2011 г. Количество света, собираемого его зеркалом диаметром 6,5 м, будет в шесть раз больше, чем у знаменитого телескопа Хаббла. Инструмент предполагается расположить во второй точке Лагранжа системы Солнце – Земля на расстоянии 1,5 млн. км от нашей планеты. JWST предназначен для работы в инфракрасной области спектра и позволит с невиданным ранее разрешением наблюдать процессы зарождения звезд и галактик.

Следующим самым крупным после JWST проектом, который предлагается воплотить в жизнь между 2015 и 2020 гг., явится телескоп SAFIR, предназначенный для работы в далекой инфракрасной области. Его принципиальное отличие от современных космических телескопов состоит в том, что для его обслуживания предполагается использовать не только дистанционно управляемые аппараты, но и непосредственное участие людей на орбите.

Одним из относительно новых альтернативных проектов, который предложил научному сообществу Роджер Анжел (Roger Angel) из университета штата Аризона, является строительство инфракрасного телескопа от 20 до 100 м в диаметре в глубоком кратере на южном полюсе Луны. Объектив телескопа представляет собой гигантскую наполненную ртутью чашу, которая вращается вокруг своей оси, вследствие чего поверхность ртути принимает форму параболоида вращения. Образцы телескопов такого типа (Liquid Mirror Telescope, LMT) уже построены – например, 6-метровый LMT в Ванкувере или 3-метровый LMT в Нью-Мексико. Однако, максимальный размер наземных телескопов с жидким зеркалом ограничен примерно шестью метрами из-за турбуленции воздуха, вызванного самим вращающимся зеркалом. На Луне все проще из-за полного отсутствия атмосферы. В числе других преимуществ телескопов лунного базирования – относительная простота конструкции и низкая стоимость по сравнению с аналогичными телескопами в открытом космосе. «Луна – это идеальное место для сверхгигантских телескопов, - заявляет Роджер Анжел. – Само собой разумеется, мы не планируем в ближайшем будущем строить 100-метровый телескоп. Мы будем двигаться постепенно, наращивая размеры с 2 до 20, а потом и до 100 метров. Однако уже в настоящее время возможно при помощи роботов построить и обслуживать на Луне 2-метровый телескоп с жидким зеркалом».

Другая идея, которая активно продвигается калифорнийской корпорацией SpaceDev Inc., состоит в строительстве Международной Лунной Обсерватории – целого комплекса управляемых роботами телескопов, работающих в различных областях спектра. «Мы рассматриваем Луну как следующий рубеж в развитии астрономии после Земли и открытого космоса, - говорит Стив Дарст (Steve Durst), представитель Lunar Enterprise Corporation. – У телескопов наземного и космического базирования есть свои преимущества и недостатки. Теперь настало время оценить возможности лунной поверхности в качестве платформы для астрономической обсерватории. Вопрос состоит не в том, где строить, но в том, какие именно телескопы наиболее оптимально размещать на Земле, на Луне или в космосе».

Международня обсерватория на Луне глазами художника

Источник: Space.com

Несмотря на то, что идея освоения Луны в ближайшие десятилетия как никогда близка к реализации хотя бы потому, что она объявлена приоритетным направлением космической программы Буша, среди специалистов имеются и скептики. Дэн Лестер (Dan Lester) из Техасского университета сомневается, что в стратегическом плане создание лунной астрономической обсерватории окажется оправданным. «Утверждают, что поверхность Луны это исключительно стабильная платформа для телескопов, - размышляет он, - но разве открытый космос, где вообще нет необходимости строить бетонный фундамент, не является таким идеальным местом? В настоящее время в совершенстве разработаны принципы ориентации и фиксирования телескопа в любом направлении в пространстве, чего принципиально невозможно достичь для инструментов лунного базирования. Конечно, стабильно низкая температура в некоторых кратерах на полюсе Луны — это большое преимущество. Но уже через несколько лет мы научимся осуществлять аналогичный температурный контроль и в открытом космосе после запуска JWST. Считается, что на поверхности Луны будет проще обслуживать телескоп. Это, по меньшей мере, наивно. Многолетний опыт освоения околоземного космического пространства показал, что открытый космос является весьма комфортабельной средой для жизни и работы человека. Впрочем, освоение Луны может быть полезным по другим причинам. Например, если мы сделаем Луну стартовой площадкой для полетов на другие планеты. Что касается астрономии, лучшего места для телескопов, чем открытый космос, просто не существует».