Для чего нужны новые телескопы
Обзор новых больших телескопов
Развитие астрономии не прекращается и много новых телескопов строятся по всему миру для различных целей. Краткое описание самых примечательных проектов в этом обзоре:
Поиск планет
Современные телескопы способны найти планету у другой звезды только если она очень близко к звезде или очень велика (глядя на аналог солнечной системы «Кеплер» нашел бы только Сатурн и Юпитер). Чтобы находить аналоги земли у других звезд и узнать, что с ними стало, создается новое поколение космических и наземных телескопов.
Телескоп TESS будет запущен в 2017. Его задача – искать экзопланеты при благоприятном исходе он найдет 10000 новых экзопланет в 2 раза больше чем обнаружено на сегодняшний день.
Запускаемый в 2017 космический телескоп CHEOPS будет искать экзопланеты у ближайших к солнечной системе звезд и изучать их.
Тридцатиметровый телескоп мог бы быть первым из серии «экстремально больших телескопов» способных видеть значительно дальше существующих телескопов, но для жителей гавайских островов, гора, на которой его строят — священна, и они добились его отмены. Так что теперь он будет отложен и в лучшем случае построен в другом месте.
Chapter 4
Наземный Гигантский Магелланов телескоп будет иметь разрешающую способность в 10 раз выше чем у Хаббла. Полностью функциональным он станет в 2024.
Но самый большим в мире телескопом будет European Extremely Large Telescope (E-ELT). В лучшем случае, он даже будет способен визуально наблюдать экзопланеты, так что мы сможем впервые увидеть планеты у других звезд. Начало работы также — 2024.
Телескоп PLATO будет наследником уже Джеймса Вебба и запущен в 2020е. Основной его задачей, как и остальных будет нахождение и изучение экзопланет и он сможет определять их строение (твердые они или газовые гиганты)
Также планируемый на 2020е телескоп Wfirst будет специализироваться на поисках далеких галактик, но также сможет находить экзопланеты и передавать изображение самых больших из них.
Китайский телескоп STEP (Search for Terrestrial Exo Planets) будет способен обнаруживать похожие на землю планеты на расстоянии до 20 парсеков от солнца. Его запуск ожидается в период 2021-2024.
Планируемый на второю половину 2020х космический телескоп NASA — ATLAST будет искать в галактике биомаркеры свидетельствующие о наличии жизни (кислорода, озона, воды)
Lockheed Martin разрабатывает новый телескоп — SPIDER. Он должен собирать свет иным способом и это позволит сделать эффективный телескоп меньшего размера, потому что, если посмотреть на предыдущие проекты, они становятся всё более гигантскими.
А пока новые телескопы для поиска экзопланет ещё не запущены и не построены, всё что у нас есть на сегодня это 3 наблюдательных проекта. Подробнее о них в таблице поиска планет:
Таблица поиска планет
В 2013 телескоп «Кеплер» — самый эффективный в поиске экзопланет телескоп вышел из строя, и многие издания написали для него что-то вроде некролога. Но после запуска миссии K2 в 2014 оказалось, что телескоп ещё вполне способен находить планеты. С апреля 2016 он начнет новые наблюдения, и исследователи рассчитывают найти от 80 до 120 новых экзопланет. 1 2
Очень дешевый по сравнению с аналогами, телескоп Гарвардского университета — Менерва в декабре 2015 приступил к своей миссии по поиску экзопланет у красных карликов, по соседству с солнечной системой. Астрономы рассчитывают найти не менее 10-20 планет. 3 4
Никак не понятно вращается вокруг звезды Альфа-центавра (ближайшего соседа солнечной системы) планета или нет. Эта загадка не отпускает астрономов и часть из них организовала проект Pale red dot для тщательного наблюдения и выяснения этого вопроса (если планета есть, то на ней все равно температура 1000 градусов). Наблюдения уже завершены, результаты в виде научной статьи будут в конце 2016го. 5 6
Планета 9 (или планета X) внезапно была обнаружена косвенными методами в начале 2016го. Первая новая планета солнечной системы за более чем 150 лет, но, чтобы наблюдать её в телескоп и тем самым подтвердить её существование может понадобиться до 5 лет поисков.
Поиск звезд
В галактике млечный путь от 200 до 400 млрд. звезд и астрономы пытаются создать карту или каталог хотя бы ближайших к нам звезд.
Космический телескоп GAIA составит карту 1 млрд. ближайших к нам звезд. Публикация первого каталога запланирована на лето 2016.
Японский проект JASMINE — это третий в истории астрометрический проект (GAIA – второй) и включает в себя запуск 3 телескопов в 2017, 2020 и после 2020 для уточнения расстояния до астрономических объектов и также нанесения расположения звезд на карту.
Наземный телескоп LSST будет использоваться для картографирования Млечного Пути и составления новейшей интерактивной карты звёздного неба. Он начнет работу примерно в 2022 году.
подробнее
На сегодняшний день у нас есть только вот такая звездная карта от Google.
Поиск пришельцев
Если внеземная цивилизация в нашей галактике изобрела радио, то мы её когда-нибудь найдем.
Китай строит самый большой в мире радиотелескоп FAST площадью в 30 футбольных полей и даже выселил жителей этой местности, чтобы его возвести. Радиотелескопы решают научные задачи, но, наиболее интересный способ их применения, это попытки засечь радиосигналы разумной жизни. Телескоп был достроен в 2016 и первые исследования будут проведены уже в сентябре.
Строящийся в Австралии, Южной Африке и Новой Зеландии радиоинтерферометр Square Kilometre Array будет в 50 раз чувствительнее любого радиотелескопа и настолько чувствителен, что сможет засечь радар аэропорта за десятки световых лет от земли. Выход на полную мощность ожидается в 2024 году. Он также сможет разрешить научную загадку о том, откуда берутся короткие радиовсплески и найдет множество новых галактик
KIC8462852 самая загадочная звезда на сегодняшний день. Что-то огромное заслоняет её свет. Больше чем юпитер в 22 раза и это не другая звезда. Более того она показывает аномальные колебания яркости. Астрономы очень сильно заинтригованы. (1)
Не прекращаются споры о том стоит ли отправлять сообщения к звездам или только слушать. С одной стороны, никто нас не найдет если только слушать, с другой получатели сообщений могут быть враждебны. Несколько сообщений уже было отправлено в 20 веке, но сейчас их отправлять перестали.
Поиск астероидов
Никто всерьёз не занимался защитой планеты от астероидов до недавнего времени
LSST будет не только составлять карту звездного неба, но и искать «малые объекты солнечной системы». Его возможности по нахождению астероидов, должны будут быть в разы выше чем у современных наземных и космических телескопов.
подробнее
Космический инфракрасный телескоп Neocam – один из 5 претендентов на новую миссию программы Discovery от NASA. Если именно эта миссия будет отобрана для реализации в сентябре 2016 (а она имеет наибольшую поддержку) телескоп будет запущен в 2021 году. Вместе с LSST он позволит Наса осуществить поставленную задачу по нахождению 90% астероидов больше 140 м.
Первый в России телескоп для обнаружения опасных астероидов — АЗТ-33 ВМ был достроен в 2016. Для него ещё нужно закупить оборудование за 500 млн. рублей, и тогда он будет способен обнаружить астероид размером с тунгусский метеорит за месяц до столкновения с землей.
Бесполезно наблюдать за опасными астероидами если не удастся изменить их курс. Поэтому NASA и ESA собираются запустить миссию AIDA по столкновению специального зонда и астероида «65803 Didymos» и тестированию таким образом возможности изменения курса астероида. Запуск ожидается в 2020, а столкновение в 2022.
подробнее
Astronomy dream projects
Астрономы очень хотели бы осуществить эти проекты, но пока не могут из-за недостатка финансирования, технологий или внутреннего единства
Из-за разногласий между астрономами строиться 3 больших телескопа вместо одного гигантского 100 метрового телескопа. Тем не менее астрономы сходятся в мнении что в ближайшие 30 лет стометровый телескоп нужно будет построить.
подробнее
Космические телескопы недостаточно большие, а наземным обсерваториям мешает атмосфера. Поэтому астрономы очень хотели бы построить обсерваторию на луне где нет атмосферы и шума (искажений из-за земных источников). Это было бы идеальное место для наблюдений, но на осуществление такого проекта уйдут десятилетия. Тем не менее небольшие телескопы уже отправляются на луну вместе с луноходами.
Для такой далекой от практических результатов науки как астрономия, количество вложений и число осуществляемых проектов очень велико. Большинство проектов существует лишь для удовлетворения нашего любопытства. Вероятнее всего мы не найдем инопланетную цивилизацию, внеземную жизнь или реально угрожающий земле астероид. Но мы пытаемся и следить за этим довольно интересно.
Не только «Хаббл»: космические телескопы настоящего и будущего
В 1610 году Галилео Галилей и Симон Мариус независимо друг от друга открыли спутники Юпитера, что стало одним из важнейших научных событий того времени. Почти четыре века спустя запуск космического телескопа «Хаббл» положил начало новой революции в астрономии.
Главная проблема оптической астрономии — неоднородность земной атмосферы. Области с разной плотностью, скоростью движения воздуха приводят к мерцанию звезд, видимому невооруженным глазом. Это делает космос единственным местом, где телескоп может получить действительно четкое и исчерпывающее представление о Вселенной.
В этом материале рассказывается про самые значимые проекты космических телескопов, тогда как крупнейшим наземным обсерваториям у нас посвящен отдельный обзор.
Также астрофизик Сергей Попов рассказал РБК Трендам о том, как новые технологии превратили астрономию в модную и востребованную науку. Почему не стоит ждать, что в будущем мы «переедем» на другую планету и какой вообще нам всем толк от этих астрономических открытий?
Выпуск подкаста «Лекции не будет» РБК Трендов с Сергеем Поповым о том, почему мы никогда не сможем переселиться на другую планету:
Космический телескоп «Хаббл»
Телескоп «Хаббл», названный в честь Эдвина Хаббла, был запущен на орбиту 24 апреля 1990 года. Это совместный проект NASA и Европейского космического агентства, задуманный как обсерватория общего назначения для исследования Вселенной в видимом, ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах волн. Входит в число Больших обсерваторий NASA.
20 мая 1990 года телескоп сделал первую фотографию звездного скопления NGC 3532.
«Хаббл» вращается вокруг Земли на высоте около 540 км и наклонен на 28,5 градусов к экватору. Чтобы совершить один оборот, ему требуется 95 минут.
Орбитальный телескоп провел более 1 млн наблюдений и предоставил данные, которые астрономы использовали, чтобы написать свыше 18 тыс. рецензируемых научных публикаций (от формирования планет до гигантских черных дыр). Эти документы упоминались в других публикациях более 900 тыс. раз.
Чем известен «Хаббл»
13 июня 2021 года компьютер, отвечающий за научное оборудование «Хаббла», перестал реагировать на команды с Земли. Устранить поломку инженерно-научной группе, обслуживающей телескоп, удалось только к 16 июля 2021 года.
У орбитального «Хаббла» есть два аккаунта в Twitter — Hubble NASA и Hubble ESA, два официальных YouTube канала — NASA и ESA, а также аккаунты в Instagram и Facebook.
Изображения и данные, полученные с космического телескопа «Хаббл», показывают галактики такими, какими они были миллиарды лет назад.
Космическая рентгеновская обсерватория «Чандра»
Обсерватория «Чандра» — это телескоп, специально разработанный для обнаружения рентгеновского излучения из очень горячих районов Вселенной, таких как взорвавшиеся звезды, скопления галактик и материя вокруг черных дыр. Обсерватория получила свое имя в честь одного из крупнейших астрофизиков XX века Субрахманьяна Чандрасекара, известного своими работами о белых карликах. Входит в число Больших обсерваторий NASA.
Запуск состоялся 23 июля 1999 года. Предполагалось, что телескоп прослужит пять лет. В итоге «Чандра» стала самой продолжительной астрономической миссией без обслуживающих экспедиций.
На счету «Чандры» тысячи запечатленных космических объектов и явлений, которые помогли ученым лучше понять устройство нашей Вселенной и процессы, происходящие в ней. Телескоп показывает остатки взорвавшихся звезд, обнаруживает черные дыры по всей Вселенной, отслеживает отделение темной материи при столкновении галактик и многое другое.
Чем известна «Чандра»
Следить за жизнью «Чандры» можно в Twitter, на YouTube-канале, а также в Instagram и Facebook.
Космический гамма-телескоп «Ферми»
Телескоп «Ферми» — это международная многоцентровая обсерватория, изучающая космос в диапазоне гамма-излучения.
Изначально аппарат назывался Gamma-ray Large Area Space Telescope или GLAST. Но 26 августа 2008 года NASA переименовало телескоп в честь итальянского физика Энрико Ферми, лауреата Нобелевской премии по физике 1938 года.
Запуск телескопа состоялся 11 июня 2008 года. С тех пор «Ферми» обращается вокруг Земли на высоте 565 км. Он сканирует все небо каждые три часа в поисках гамма-лучей с энергией от 20 МэВ до более 300 ГэВ. Один оборот вокруг нашей планеты телескоп делает за 95 минут.
Картируя все небо каждые три часа, «Ферми» открывает самые экстремальные явления во Вселенной: от гамма-всплесков и струй черных дыр до пульсаров, остатков сверхновых и происхождения космических лучей.
Чем известен «Ферми»
«Ферми» не ведет такую активную социальную жизнь, как его коллеги. У телескопа есть аккаунт в Twitter (не обновляется с осени 2019 года) и страница на Facebook (последнее обновление — в сентябре 2020 года).
Орбитальный телескоп TESS
TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) — космический телескоп, предназначенный для открытия экзопланет транзитным методом (фиксация характерных провалов яркости, вызванных прохождением планеты на фоне звезды). Разработан учеными MIT в рамках Малой исследовательской программы NASA.
Орбитальный телескоп был запущен 18 апреля 2018 года на борту ракеты SpaceX Falcon 9. TESS — первый спутник NASA Astrophysics, запущенный по контракту со SpaceX.
Телескоп наблюдает за космическими объектами с высокоэллиптической околоземной орбиты (HEO). Впервые в качестве силы, стабилизирующей траекторию, используется гравитационное притяжение Луны
В первый год работы телескоп наблюдал Южное полушарие небесной сферы. Участок неба был разбит на 13 секторов, на каждый из которых TESS потратил 27 дней. 18 июля 2019 года первый этап миссии был завершен. По такому же принципу телескоп отработал год и в Северном полушарии. С августа 2020 года аппарат приступил к расширенной миссии, которая продлится, как ожидается, до сентября 2022 года.
В результате TESS охватил своим взглядом около 75% площади неба, открыл порядка 66 подтвержденных экзопланет и зафиксировал свидетельства более чем 2 100 планет-кандидатов, вращающихся вокруг ярких соседних звезд. В будущем уже телескоп Джеймса Уэбба изучит эти планеты-кандидаты и определит, могут ли они поддерживать жизнь.
Чем известен TESS
У телескопа есть аккаунт в Twitter. Также информацию о деятельности TESS можно найти на странице NASA Exoplanets в Facebook.
Орбитальная обсерватория «Спектр-РГ»
Орбитальная астрофизическая обсерватория «Спектр-РГ» предназначена для построения полной карты Вселенной в рентгеновском диапазоне энергий. Это проект Федеральной космической программы России с участием Германии.
Обсерватория состоит из двух зеркальный телескопов: немецкого eROSITA, работающего в мягком рентгеновском диапазоне, и российского ART-XC, работающего в жестком рентгеновском диапазоне. ART-XC — первый в России телескоп с оптикой косого падения.
13 июля 2019 года обсерватория была запущена с космодрома Байконур.
Исследования «Спектра-РГ» продлятся 6,5 лет. Из них четыре года телескоп будет сканировать звездное небо, а оставшиеся 2,5 года — работать в режиме точечного наблюдения объектов во Вселенной по заявкам мирового научного сообщества. Местом для аппарата выбрана точка Лагранжа (L2) в 1,5 млн км от Земли.
По заверениям «Роскосмоса», за время миссии «Спектр-РГ» обнаружит около 100 тыс. массивных скоплений галактик, порядка 3 млн сверхмассивных черных дыр в ядрах галактик, сотни тысяч звезд с активными коронами, десятки тысяч звездообразующих галактик и многие другие объекты, в том числе неизвестной природы, а также детально исследует свойства горячей межзвездной и межгалактической плазмы.
Ожидается, что в 2025 году будет завершена и обнародована самая точная карта Вселенной, построенная телескопами «Спектра-РГ».
Телескоп Джеймса Уэбба
Телескоп Джеймса Уэбба (JWST) — это амбициозный научный проект орбитальной инфракрасной обсерватории NASA в сотрудничестве с европейскими и канадскими космическими агентствами. Запуск запланирован не ранее ноября 2021 года.
В отличие от «Хаббла», «Уэбб» не предназначен для обслуживания. Запаса хладагента на нем хватит примерно на десять лет. Чтобы обеспечить корректную работу на протяжении этого срока, все критически важные подсистемы телескопа дублируются.
Ожидается, что регулярные научные данные и изображения начнут поступать с «Уэбба» примерно через шесть месяцев после запуска.
Телескоп Джеймса Уэбба станет самым большим, мощным и сложным космическим телескопом, когда-либо созданным и запущенным в космос. Размер главного зеркала, шириной в 6,5 м и площадью собирательной поверхности в 25 кв. м, позволит «Уэббу» наблюдать далекие галактики на расстоянии более 13 млрд световых лет.
Телескоп разместится в 1,5 млн км от Земли в противоположную от Солнца сторону во второй точке Лагранжа (L2). Он будет видеть около 39% неба в любой момент времени. Поскольку телескоп должен отвернуться от теплых и близких объектов, способных помешать ему, он не сможет наблюдать Солнце, Меркурий, Венеру, Землю или Луну.
Четыре научных инструмента имеют уникальные особенности, которые позволят астрономам изучать различные космические объекты:
У телескопа есть аккаунт в Twitter, YouTube-канал, а также страницы в Instagram и Facebook.
Оптический телескоп «Сюньтянь»
Телескоп Китайской космической станции (CSST) «Сюньтянь» или «Небесный часовой» — автономный орбитальный модуль с оптическим телескопом.
Запуск «Сюньтянь» запланирован на 2024 год. Телескоп будет вращаться вокруг Земли по той же орбите, что и китайская модульная станция. Он сможет периодически приближаться и стыковаться с ней, чтобы экипаж проводил необходимый ремонт и менял приборы.
Огромная линза делает «Небесного часового» сопоставимым с «Хабблом». При этом обзор китайского телескопа будет в 300 раз больше при таком же высоком разрешении. Благодаря широкому полю зрения он сможет наблюдать до 40% пространства в течение десяти лет.
Телескоп Китайской космической станции будет вести наблюдение в ближнем ультрафиолетовом и видимом свете, а также исследовать свойства темной материи, формирование и эволюцию галактик.
Космическая обсерватория «Спектр-УФ»
Международный проект космической обсерватории «Спектр-УФ» будет исследовать Вселенную в ультрафиолетовом и видимом диапазонах электромагнитного спектра с высоким угловым разрешением, а также регистрировать гамма-излучение в энергетическом диапазоне от 10 КэВ до 10 МэВ. Основную работу по проекту ведут Россия и Испания.
Космический телескоп с зеркалом диаметром 1,7 м оснастят спектрографами высокого и низкого разрешения, чтобы получать спектры высокого разрешения, и камерами для построения высококачественных изображений в ультрафиолетовом диапазоне. Он сможет конкурировать с телескопом «Хаббл».
«Спектр-УФ» будет заниматься не поиском планет, но изучит физико-химический состав планетных атмосфер в Солнечной системе и за ее пределами, физические и химические свойства межзвездного и околозвездного вещества (газа и пылевых частиц), природу активных галактических ядер, химическую эволюцию галактик. Важная задача «Спектра-УФ» — поиск скрытого вещества, то есть газа и пыли, трудноразличимых для уже существующих телескопов.
Сроки старта миссии «Спектр-УФ» несколько раз переносились. Ожидается, что обсерватория начнет работу осенью 2025 года. Запуск запланирован с космодрома «Восточный».