Планируется запуск в работу гигантского радиотелескопа

Китай открыл Небесный глаз. Сегодня начал работу крупнейший в мире радиотелескоп


Вид с воздуха на телескоп FAST в удалённой местности уезда Пинтан Цяньнань-Буи-Мяоского автономного округа провинции Гуйчжоу на юго-западе Китая. Фото: Liu Xu / Xinhua

25 сентября 2016 года крупнейший в мире радиотелескоп Сферический радиотелескоп с пятисотметровой апертурой (Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope, FAST) направил рефлектор в сторону космоса и принял сигнал от далёких галактик. Сегодня состоялась торжественная церемония открытия FAST. До этого в тестовом режиме его запускали несколько раз. В один из тестовых запусков он уловил сигнал от пульсара на расстоянии 1351 световой год от Земли.

По мнению экспертов, этот гигантский научный инструмент демонстрирует амбиции Китая в исследованиях космоса и стремление добиться международного признания передовой китайской науки. Строительство телескопа с неофициальным названием 天眼, то есть Небесный глаз, заняло пять лет и обошлось в $180 млн.

Радиотелескоп FAST диаметром 500 метров превосходит по размеру 305-метровую обсерваторию радиотелескоп Аресибо в Пуэрто-Рико, которая считалась крупнейшей в мире в течение последних 53-х лет. Здесь нужно заметить, что российский радиотелескоп РАТАН-600 имеет диаметр 576 метров, но его апертура не заполнена. Таким образом, именно Аресибо и FAST являются крупнейшими в мире радиотелескопами с заполненной апертурой.


Радиотелескоп в Аресибо

По информации китайских СМИ, у FAST вдвое большая чувствительность, чем у обсерватории в Аресибо, а также в 5-10 раз более высокая скорость исследования звёздного неба.


Сравнение тарелок Аресибо и FAST

Конструкция радиотелескопа FAST состоит из одного рефлектора, в котором соединены между собой 4450 треугольных отражающих панелей со стороной 11 метров, в форме геодезического купола.

Положение каждой панели можно регулировать с высокой точностью — для этого предназначена сетка из стальных канатов с гидравлическими приводами. Таким образом, радиотелескоп фокусируется на определённое направление. FAST может сфокусироваться на любом участке в пределах ±40° от зенита. При этом задействуется участок рефлектора диаметром только 300 метров из общей 500-метровой тарелки. То есть, получается, в названии телескопа FAST две фактические ошибки: ведь апертура телескопа составляет менее 500 метров, а телескоп не сферический.

Сооружение телескопа заняло пять лет. Инженерам и строителям пришлось годами жить в одном из горных ущелий вдали от цивилизации, где в первое время даже не было электричества. Именно это заброшенное место выбрали из 400 вариантов: природная долина в горах на высоте примерно 1000 м над уровнем моря идеально подходила по размеру и являлась естественной защитой от радиочастотных помех (фото чаши телескопа со спутника). Ради научного проекта власти распорядились переселить 65 жителей деревни в этой долине и отселили 9110 жителей из восьми деревень в окрестностях. В августе текущего года сообщалось, что отселённых жителей поселят в новые дома или выплатят большие компенсации из фонда помощи бедным, выдадут банковские кредиты.


Радиотелескоп FAST в сентябре 2015 года, за год до запуска

В радиусе пяти километров вокруг FAST не будет ни одного источника помех вроде микроволновки, которая 17 лет не давала покоя австралийским астрономам. По условиям строительства, в радиусе 5 км должно соблюдаться полное радиомолчание.

Несмотря на необходимость полного радиомолчания, власти решили построить туристические объекты в окрестностях радиотелескопа, в том числе смотровую площадку на соседней горе. Китайские и иностранные туристы могут приехать и своими глазами увидеть это чудо. В таком решении есть резон: например, в Аресибо ежегодно приезжает около 90 000 туристов и 200 учёных.


Радиотелескоп FAST в сентябре 2016 года

На торжественную церемонию запуска FAST в провинцию Пинтан съехались сотни учёных и энтузиастов астрономии со всей страны. Президент Китая поздравил учёных, инженеров и строителей, которые довели до конца сложнейший технический проект.

Среди основных задач телескопа FAST называются поиск гравитационных волн, радиоизлучения от звезд и галактик, обнаружение сигналов от внеземных цивилизаций. «Конечная цель FAST — открыть законы развития Вселенной, — сказал Цянь Лей (Qian Lei), младший научный сотрудник Национальных астрономических обсерваторий Китайской академии наук в интервью местному телевидению. — Теоретически, если в космосе есть развитая цивилизация, то радиосигнал от неё будет похож на сигнал, который мы можем принимать от пульсара».

Китайские астрономы получат приоритет для работы на FAST в первые два-три года его существования, затем объект обещают открыть для учёных со всего мира.

Возможно, это случится и раньше, потому что сейчас для проекта в Китае не могут найти достаточно специалистов. Чтобы задействовать FAST на полную мощность, нужны сотни исследователей, и исследовательская группа FAST не может найти в Китае даже 50 астрономов.

Амбиции Китая

Китай тратит миллиарды долларов на гигантские космические проекты. Таким бюджетам могут позавидовать даже американские научные коллективы, не говоря уже о европейской и российской науке, которая получает очень скромные суммы от государства.

Читайте также:  Созданы роботы, способные взаимодействовать между собой как клетки организма

В сентябре этого года Китай запустил на орбиту свою вторую космическую лабораторию «Тяньгун-2» («Небесный дворец — 2») размером 10,4 метра (диаметр 3,34 метра), которая в целом аналогична по размерам и функциям советским орбитальным станциям второго поколения «Салют-6» и «Салют-7».

В середине октября Китай планирует отправить на станцию двух космонавтов. На середину апреля 2017 года запланирован запуск грузового космического корабля «Тяньчжоу-1», который доставит на станцию топливо и другие материалы.


План будущей китайской космической станции в сравнении с другими космическими станциями третьего поколения

В ближайшие годы Китай планирует построить на орбите космическую станцию третьего поколения. Программа рассчитана на несколько этапов до 2020-2022 года.

Великий SKAO: зачем строится самый большой в мире телескоп

1 июля 2021 года началось сооружение самого грандиозного телескопа в истории науки. Он будет состоять из более чем 100 000 антенн общей площадью больше квадратного километра, расположенных на двух континентах. Проект называется SKAO, или «Обсерватория массива [площадью в] квадратный километр» (Square Kilometre Array Observatory). Какие же секреты космоса поможет раскрыть этот циклопический инструмент?

Вселенная как радиостанция

Не секрет, что звезды и галактики светятся, и астрономы улавливают их свет с помощью телескопов. Но небесные тела испускают и многие другие излучения: радио- и инфракрасные волны, ультрафиолетовые, рентгеновские и гамма-лучи. Например, холодный межзвездный газ вообще не излучает света, а нейтронные звезды дают его ничтожно мало. Зато, то и другое — прекрасные радиостанции. Горячий межгалактический газ тоже не светится, зато испускает рентгеновские лучи, а астероиды лучше всего видны в инфракрасном диапазоне. То есть невидимые для наших глаз излучения дают нам шанс изучить целый зоопарк объектов, которых мы вообще не заметили бы в обычный телескоп. И даже если небесное тело ярко светится, лучше проанализировать все испускаемые им излучения, чтобы собрать больше информации. Наконец, радиоволны, инфракрасные или рентгеновские лучи прекрасно проходят через облака межзвездной пыли, закрывающие от нас многие области космоса.

Словом, астрономам давно уже мало старых добрых оптических телескопов. Именно поэтому существуют радио-, инфракрасные, ультрафиолетовые, рентгеновские и гамма-инструменты.

Радиоволны выгодно отличаются от своих собратьев по электромагнитному спектру тем, что проходят через атмосферу. Благодаря этому радиотелескопы не обязательно выводить в космос (что очень дорого), их можно строить и на Земле. Более того, для такого инструмента не помеха ни облака, ни дневной свет: он может вести наблюдения круглосуточно и в любую погоду.

Радиоастрономия как область науки возникла примерно в конце 1940-х годов. За прошедшие десятилетия она подарила нам немало открытий, от нейтронных звезд до сверхмассивных черных дыр.

Чувство и разрешение

Самая важная характеристика радиотелескопа — чувствительность. Это способность фиксировать тусклые, слабые объекты. Их всегда гораздо больше, чем мощных и ярких, просто потому, что далеких объектов куда больше, чем близких. Чем выше чувствительность, тем больше космических объектов удается разглядеть. Именно поэтому полвека назад астрономы насчитывали на небе сотни радиоисточников, а современные обзоры включают миллионы объектов.

Другой важный параметр — разрешающая способность, то есть способность различать тонкие детали изображения. В низком разрешении мы видим мир словно близорукий человек без очков: как набор расплывчатых пятен. Понятно, что чем больше разрешение телескопа, тем больше информации можно получить с его помощью.

И чувствительность, и разрешающая способность зависят прежде всего от размера антенны: чем больше, тем лучше. История радиоастрономии — это история строительства все более крупных телескопов. Но рано или поздно громадная антенна начинает деформироваться под собственной тяжестью, возникает и множество других проблем. Самый большой действующий радиотелескоп на сегодняшний день — китайский FAST. Это «тарелка» диаметром 500 метров, расположенная в естественной карстовой впадине. Сооружение такого исполина было настоящим инженерным подвигом, и пока никто не взялся его превзойти.

Сила в единстве

Однако астрономы давно нашли выход из тупика гигантомании. Радиотелескопу не обязательно иметь одну громадную антенну: ее можно заменить множеством маленьких. Целая армия небольших антенн суммарной площадью в один квадратный километр по чувствительности эквивалентна единой антенне той же площади, то есть радиусом около 560 метров. Только построить множество мелких антенн куда проще, чем одну гигантскую.

С разрешающей способностью можно проделать еще более впечатляющий трюк. Возьмем то же множество небольших антенн, по общей площади равных одной 560-метровой. Разбросаем эти элементы хаотично в радиусе, скажем, 100 километров. По разрешению такая система будет представлять собой нечто среднее между уже упомянутой 560-метровой антенной и фантастической антенной радиусом 100 километров! Этот фокус на сухом научном языке называется интерферометрией. Чувствительность от этого, правда, не увеличится, зато разрешение может стать просто грандиозным.

Именно по этому принципу будет устроена SKAO — самая большая в мире сеть радиоастрономических антенн общей площадью более одного квадратного километра. Система будет иметь два крыла: SKA-Mid в ЮАР и SKA-Low в Австралии. Африканская часть будет работать в среднем (mid) диапазоне радиочастот: от 350 МГц до 15,3 ГГц. Она будет состоять из 197 относительно небольших (диаметром менее 15 метров) «тарелок», максимальное расстояние между которыми составит 150 километров. К слову, 64 антенны уже готовы и функционируют в составе телескопа MeerKAT. Австралийское крыло будет принимать радиоволны низких (low) частот: 50–350 МГц. Антенны здесь будут устроены иначе: не «тарелки», а скорее «елочки», и будет их ни много ни мало 131 000, сгруппированных в 512 антенных полей. Максимальное расстояние между антеннами (от которого, напомним, зависит разрешение) составит 65 километров.

Читайте также:  Стало известно, что социальная сеть MySpace потеряла часть данных

Объем информации, собранный такой масштабной сетью антенн, тоже будет громадным. Каждая из двух частей телескопа (африканская и австралийская) будет генерировать 8 терабит (именно бит, не байт) в секунду. Пытаться сохранить такой объем данных — абсолютно безнадежная задача, поэтому сигнал будет обрабатываться в реальном времени двумя компьютерами со скоростью около 135 петафлопс. Появись такие машины сегодня, они заняли бы места в тройке лучших суперкомпьютеров мира. Программы будут отсеивать шумы и помехи и «концентрировать» полезный сигнал. Но даже после такой процедуры SKAO будет производить 710 петабайт информации в год. Чтобы сохранить эти данные, потребовалось бы 1,5 млн типичных ноутбуков.

Кстати, о цифрах. Бюджет проекта на 2021–2030 годов составляет €2 млрд. Эта сумма включает расходы как на строительство, которое планируется завершить в 2029 году, так и на эксплуатацию. Дело в том, что сеть будут вводить в строй по частям, и первые научные данные SKAO получит уже в 2024 году. Всего же обсерватория должна проработать не менее 50 лет.

Грандиозный проект имеет семь стран-учредителей. Это Австралия, Великобритания, Китай, Италия, Нидерланды, Португалия и ЮАР. Еще девять государств (Германия, Индия, Испания, Канада, Франция, Швейцария, Швеция, Южная Корея и Япония) имеют статус наблюдателей в Совете SKAO. В разработке телескопа-рекордсмена участвовали 500 инженеров, представляющих 20 стран мира. Эта работа заняла более семи лет. Число соавторов научной программы проекта еще более впечатляет: более 1000 ученых из 40 стран.

Вопросы к мирозданию

Для чего же предприняты все эти колоссальные усилия? Прежде всего, беспрецедентная чувствительность нового телескопа поможет ему принимать излучение межзвездного водорода даже из самых далеких галактик. Это поможет составить карту расположения целого миллиарда «звездных островов» и сравнить эти данные с предсказаниями космологических теорий. Возможно, при этом будет раскрыта тайна темной энергии — загадочной субстанции, ускоряющей расширение Вселенной. Также данные SKAO позволят измерить количество темной материи в космосе и проверить теорию гравитации Эйнштейна (общую теорию относительности).

Кроме того, глядя вглубь космоса, мы смотрим в прошлое. Ведь радиоволнам требуется время, чтобы достичь Земли. Далекую галактику мы видим не такой, какова она сейчас, а такой, какой она была в момент испускания этого сигнала. Новый сверхчувствительный инструмент поможет астрономам заглянуть во времена образования первых галактик и звезд, а может быть, и дальше. Специалисты хотят узнать, когда именно зажглись первые звезды, откуда взялись загадочные облака водорода между галактиками, и получить ответы на многие другие вопросы.

Также SKAO поможет создать беспрецедентную карту магнитных полей, пронизывающих всю Вселенную. Астрофизики давно пытаются разобраться, как и когда возник этот вездесущий магнетизм, как он влияет на жизнь звезд и галактик. Пока специалистам не хватает данных об этом. Но уж чего-чего, а данных у SKAO будет предостаточно.

«Мишенями» для новой обсерватории станут и такие излюбленные радиоастрономами объекты, как нейтронные звезды и квазары. Займется она и быстрыми радиовсплесками – загадочными вспышками радиоизлучения, открытыми, кстати, совсем недавно: в 2007 году. Не исключено, что в огромном массиве собранной SKAO информации тоже обнаружится что-то совершенно неожиданное.

Мнение редакции может не совпадать с точкой зрения автора

Всё, что вы пропустили: крушение гигантского телескопа, успехи китайской лунной миссии и рейтинг лучших приложений от Apple и Google

  • Что нового в России и в мире?
  • Что нового в обзорах на 3DNews?

⇡#Что нового в России и в мире?

Несмотря на то, что 2020-й еще не закончен, многие уже сошлись во мнении, что он стал едва ли не худшим годом в истории. Или по меньшей мере худшим со времен Второй мировой войны. Впрочем, теперь нужно уточнять, что все это справедливо для событий на Земле, поскольку для космической отрасли 2020 год стал на удивление продуктивным. А события прошедшей недели – например, публикация самого детализированного в истории снимка пятна на Солнце — еще больше убеждают нас в этом .

Этот снимок получен с помощью солнечного телескопа имени Дэниела Иноуэ (Daniel K. Inouye Solar Telescope, DKIST), оснащенного зеркалом диаметром 4,24 м. Причем этот телескоп еще не завершен полностью и находится в стадии тестирования, что не мешает ему проявлять невероятные способности. Обязательно взгляните на картинку в полном разрешении.

Читайте также:  Samsung зарегистрировали новый патент на гибкий планшет

Опубликованное изображение сделано в начале года, 28 января. Оно раскрывает детали структуры пятна на поверхности Солнца. Несмотря на то, что темная область пятна холоднее, чем окружающие ее части, она все еще чрезвычайно горяча – ее температура достигает 4200 градусов Цельсия. Для понимания масштаба: приведенное на снимке пятно имеет размер около 16 000 километров в ширину. По словам ученых, солнечные пятна – это наглядное изображение солнечной активности: чем больше пятен видно на Солнце, тем оно активнее. Наше светило достигло солнечного минимума (наименьшего количества пятен за 11-летний солнечный цикл) в декабре 2019 года. А это значит, что запечатленное пятно является одним из первых в новом цикле. Солнечный максимум для текущего солнечного цикла прогнозируется на середину 2025 года.

Китай в очередной раз подтвердил серьезность своих намерений в освоении космоса. На прошедшей неделе зонд «Чанъэ-5» совершил посадку на Луне, взял образцы лунного грунта, покинул поверхность спутника Земли и успешно состыковался с орбитальным модулем. Ну а в качестве побочной миссии аппарат установил на поверхности Луны флаг Китая. Теперь осталось дождаться, когда аппарат вернется на Землю и доставит собранные образцы, – это должно произойти уже 17 декабря. Сообщается, что аппарат собрал примерно 2 килограмма лунной породы, которые китайские ученые тщательным образом будут исследовать. Если все пройдет успешно, то Китай станет первой страной за последние 44 года, которой удалось транспортировать на Землю образцы лунной породы.

Впрочем, не все новости прошедшей недели, связанные с исследованием космоса, были радостными. 1 декабря в Пуэрто-Рико обрушился гигантский радиотелескоп «Аресибо», который проработал больше полувека. Многотонная подвесная платформа обрушилась в 305-метровую отражающую чашу с высоты около 130 метров, пробив в ней огромную дыру.

Впрочем, техническое состояние телескопа давно вызывало серьезные опасения. В ноябре угроза обрушения стала настолько сильной, что Национальный научный фонд США объявил о намерении произвести демонтаж телескопа. А все наблюдения с использованием «Аресибо» были прекращены еще в прошлом году, после отрыва одного из вспомогательных тросов и последовавшего повреждения отражателя. Ученых сильно потрясло это событие, а интернет смакует жуткое, но красивое видео разрушения телескопа.

Пока не совсем понятно, планируется ли установка нового телескопа, но уже примерно подсчитано, что она обойдется в $350 млн. У Национального научного фонда таких денег нет, но их могут выделить из бюджета, если это решение будет одобрено Конгрессом. В любом случае этот процесс не будет быстрым.

Не будет быстрой и отправка первых людей на Марс, хотя Илон Маск недавно заявил, что это может произойти уже в 2026 году, а при особенно благоприятном стечении обстоятельств – даже в 2024 году. Впрочем, скептики считают, что это процесс может затянуться, поскольку, незадолго до заявления Маска, об уходе из SpaceX объявил Том Мюллер (Tom Mueller). Этот человек, будучи техническим директором по двигателям, возглавлял команду, обеспечивавшую запуски ракет. И хотя он не был так известен и популярен, как Илон Маск, в компании он играл весьма важную роль. К слову, у нас есть очень интересная публикация о нем – обязательно почитайте.

Libra, криптовалюта от Facebook, о скором запуске которой мы говорили в прошлом выпуске дайджеста, снова дала о себе знать. Этот проект официально сменил название – теперь это никакая не Libra, а Diem Dollar. Это понадобилось для того, чтобы показать, что проект обладает «организационной независимостью». В теории это должно помочь в получении одобрения регулирующих органов, необходимого для запуска. Консорциум Libra Association, который был организован для управления криптовалютным проектом, тоже сменил название – теперь это Diem Association.

Как бы то ни было, одобрения от контролирующих органов Швейцарии (именно там будет базироваться проект) пока не получено, однако запуск по-прежнему запланирован на январь 2021 года.

Samsung собирается полностью отказаться от серии смартфонов Galaxy Note уже в следующем году. По крайней мере, такую информацию на этой неделе привело агентство Reuters. Слухи об этом ходили и ранее, но теперь они получили подтверждение в надежных источниках. По имеющейся информации, корейский производитель не планирует разрабатывать новые модели Galaxy Note, а желает, чтобы эту нишу заняли раскладные смартфоны серии Galaxy Z Fold с поддержкой пера S-Pen. Именно стилус во многом определял успех серии, но в Samsung решили добавить его поддержку в другие смартфоны. Так, например, готовящийся к выходу Galaxy S21 получит поддержку S-Pen, а более крупный Galaxy S21 Ultra будет иметь его в комплекте поставки.

Читайте также:  В США создали устройство, отвечающее за безопасность кардиостимуляторов

Тем временем польская студия CD Projekt RED назвала точное время старта предзагрузки и разблокировки Cyberpunk 2077 на разных платформах. На PlayStation 4 и PlayStation 5 возможность скачать Cyberpunk 2077 появится 8 декабря в полночь по местному времени. На Xbox опция стала доступна 3 декабря, в 19:00 по московскому времени. А для тех, кто предпочитает играть на ПК, старт предварительной загрузки намечен на 7 декабря. Время будет различным в зависимости от конкретного магазина: GOG — 14:00 по московскому времени, Steam и Epic Games Store — 19:00. Что касается разблокировки, то на консолях это произойдет 10 декабря ровно в полночь, а на ПК и в Google Stadia – на 3 часа позже. Ну а для тех, кто до последнего не верит в отсутствие новых переносов релиза, это должно стать железобетонным аргументом.

В конце года принято подводить итоги – уверен, в последующих выпусках нас ждет немало различных рейтингов, отчетов и красивых картинок с инфографикой. Ну а пока у нас есть список лучших приложений из App Store по итогам 2020 года, а также аналогичный рейтинг от Google. Компания из Купертино отметила 15 приложений и игр, которые стали наиболее значимыми для пользователей устройств компании. В эпоху самоизоляции, карантина и удаленной работы лучшим был признано приложение Wakeout!, которое помогает выполнять простые упражнения, не выходя из дома, и тем самым поддерживать себя в форме. А на iPad в 2020 году лучшим приложением стал клиент Zoom. Что касается игр, то на iPhone лучшей признали Genshin Impact, на iPad — Legends of Runeterra, а на Mac — Disco Elysium, о которой мы, конечно, писали.

Особенности 2020 года в полной мере отражены и в рейтинге приложений по версии Google. Там лучшим приложением названо Loóna, которое призвано создавать настроение и готовиться к здоровому сну после напряженного дня. Каждый вечер пользователь получает новый эпизод, уникальным образом сочетающий в себе интерактивную часть, повествование и расслабляющую музыку. Он поможет оставить позади беспокойство и тревожные мысли, дать отдых разуму и создать оптимальное настроение для сна. Примечательно, что Loóna разработано командой из Беларуси, которая прежде прославилась приложением MSQRD, приобретенным Facebook в 2016 году.

⇡#Что нового в обзорах на 3DNews?

Что ж, переходим к статьям и обзорам и начинаем с игровой рубрики, в которой на прошедшей неделе выходили рецензии на Immortals Fenyx Rising, Empire of Sin, а также свежий выпуск Gamesblender. Подборка обзоров гаджетов и железа в этот раз на редкость разнообразна. В первую очередь это обзор ультрабука ASUS ZenBook 14 Ultralight UX435EGL, смартфона Honor 10X Lite, моноблока MSI PRO 24X 10M и видеокарты NVIDIA GeForce RTX 3060 Ti.

На этом все! Берегите себя и старайтесь читать только хорошие новости из надежных источников.

Радуга «Роскосмоса»: насколько успешны российские мегателескопы

Два года назад в космосе завершилась работа российского спутника «Спектр-Р» — основы астрофизического проекта «РадиоАстрон». Сейчас ему на смену пришел космический телескоп «Спектр-РГ», а в разработке находятся еще две обсерватории «Спектр-УФ» и «Миллиметрон». Давайте посмотрим зачем «Роскосмос» и Российская академия наук создают эти телескопы, и как движется их реализация.

Начнем издалека, чтобы разобраться почему астрономам недостаточно обычных телескопов на Земле.

Что такое многоспектральная астрономия?

Как и в древности, сегодня для человека главный метод получения знаний об окружающей Вселенной — это наблюдения колебаний электромагнитного поля или электромагнитного излучения. Сначала человек просто изучал окружающее пространство уникальным природным средством — глазами. Но наши глаза видят очень узкий диапазон длинн волн электромагнитных колебаний, в том диапазоне, в котором наше Солнце излучает ярче всего, а атмосфера Земли лучше всего пропускает — видимом.

Наука открыла людям возможность смотреть вокруг себя и в других диапазонах. В зависимости от длины волны электромагнитные колебания мы называем по разному. Длинные волны — от километров до сантиметров — это «радио». Например FM радиоволна имеет длину около 3 метров, сотовая связь — 16 см, микроволновки — 12 см, а экспериментальная сеть 5G в Сколково — 6 см.

Если длина волны укорачивается меньше сантиметра, и составляет миллиметры или их доли — это уже миллиметровый диапазон излучения. Это такое переходное состояние между радио и светом. Если укорачивать волны дальше, то получим инфракрасное «тепловое» излучение, потом видимый свет, потом ультрафиолет, рентген и самое жесткое и энергичное излучение — гамма. Всё это и называется «спектр электромагнитного излучения». Наверно у всех в школьных кабинетах физики висели такие графики:

Из них хорошо видно насколько малую часть реальной информации об этом мире воспринимают наши глаза — всего семь цветов, которые мы видим как радугу. Всё остальное и без науки — во тьме.

Электромагнитные волны создаются в процессах связанных с выделением и передачей энергии, а из далекого космоса к Земле долетает только то, что было выброшено какими-то масштабными событиями: взрывами сверхновых, аккреционными дисками черных дыр, воздействием космической радиации на газ и пыль… И каждое событие соответствует своей спектральной «подписи». Излучение звезды зависит от её температуры и состава, например, Солнце имеет пик яркости в диапазоне видимого света, а в гамма-диапазоне почти «черное». Молодые звезды — «синие», старые — «красные». Далёкие квазары светят практически во всём спектре.

Читайте также:  ИИ от Google сумеет выявить болезни глаз через специальный компьютерный снимок

То, что мы воспринимаем глазами как цвета, это просто электромагнитные колебания разной длины волны, например длина волны красного света — 650 нанометров, а синего — 450 нанометров. По такому же принципу ученые создают цветные картинки из снимков в тех диапазонах излучения, в котором наши глаза не видят вообще, например в инфракрасном или ультрафиолете, или даже рентгене.

Излучение, которое достигает Земли, далеко не всегда прямо совпадает с тем, которое покинуло источник. Разница зависит от скорости источника относительно приемника, расстояния и свойств среды между ними. И только учет всего комплекса факторов позволяет извлекать огромный объем данных о близком и далёком космосе: изучать строение, движение и эволюцию звезд, находить экзопланеты и черные дыры, наблюдать процессы в ядрах галактик, измерять расстояние в галактических и галактических масштабах, изучать свойства межгалактического и межзвездного пространства, заглядывать в прошлое галактик на миллиарды лет… В конечном счёте, лучше понимать Вселенную, в которой мы живём. Поэтому нам и нужны многоспектральные «глаза». (Крайне рекомендую книгу на эту тему «Многоканальная астрономия«).

Зачем запускать телескопы в космос?

В межзвездном пространстве электромагнитные волны переживают воздействия от гравитационных волн, межзвездной плазмы, газа и пыли, но самое серьезное препятствие на пути к Земле — это наша атмосфера. Её плотность сопоставима с десятью метрами воды, поэтому нам не страшна космическая радиация, но астрономам интересна именно она. Даже если в небольшой телескоп взглянуть на звёзды с Земли, то можно увидеть рассеивающий эффект воздуха, а для некоторых электромагнитных волн (жесткий УФ, рентген, гамма) воздух вообще непрозрачен.

Для снижения воздействия атмосферы, астрономы стараются забраться как можно выше в горы, чтобы сократить слой воздуха. Кроме того, приходится скрываться от цивилизации, которая поднимает пыль, светит в небо прожекторами, шумит в радиодиапазоне, а сейчас ещё заваливает небо сотнями рукотворных «звёзд» — спутниками.

«Спектры»

Ученые Советского Союза в 80-е годы прошлого века запланировали масштабную астрофизическую программу «Спектр», которая предполагала запуск целой серии тяжелых космических телескопов. Наблюдение планировалось в радио, миллиметровом, инфракрасном, ультрафиолетовом, рентген и гамма диапазонах. Соответственно телескопы получили литеры: Р, М, ИК, УФ, РГ. К сожалению, в приоритетах советской космонавтики 80-х гг была гонка с Америкой: станции «Мир», «Энергия-Буран», безумное количество спутников-шпионов… СССР запускал по две ракеты в неделю, но не для науки. Лишь пара телескопов была запущена в 80-х: «Астрон», и «Гранат», но «Спектры» оставались только в мечтах наших астрономов.

Потом Советский Союз распался, пришли «лихие девяностые», в которые каждый лихачил как мог. Например специалисты Астрофизического центра Физического института имени Лебедева собрали прототип телескопа КРТ-10 в Пущино, и приступили к наземным испытаниям.

Технически это был РТ-10, поскольку «К» значит «космический», а наземный прототип в космос не летел. Но работа была вознаграждена. Астрофизикам, физикам и инженерам удалось-таки создать и запустить в 2011 году первый из «Спектров» — «Р», «радио».

Его запуск открыл международную программу исследований методом радиоинтерферометрии со сверхдлинной базой — «РадиоАстрон». Главное преимущества такого метода, в возможности наблюдать с беспрецедентным угловым разрешением наиболее яркие в видимой Вселенной источники радиоизлучения. Семь с половиной лет исследований дали свои результаты в исследованиях квазаров, пульсаров, межзвездной и межгалактической среды.

На мой взгляд, главная уникальность «РадиоАстрона» была в том, что он в принципе полетел несмотря на обстоятельства, в которых создавался в 90-е и 2000-е. Наиболее важную роль в этом достижении сыграл Николай Кардашев, который в 50-х годах был соавтором работы теоретически обосновавшей создание гигантских радиотелескопов-интерферометров, а в последние десятилетия своей жизни весь свой авторитет вложил в запуск «РадиоАстрона». Разработанная с участием Кардашева технология РСДБ значительно расширила возможности радиотелескопов за счет их объединения в решетки-интерферометры. Теперь много антенн могли работать как одна большая.

Причем их можно объединять не только напрямую, но и удаленно, создавать радиотелескопы-интерферометры диаметром 12 тысяч километров. Это не опечатка, всё правильно: радиотелескоп размером 12 тыс км. РСДБ позволяет объединять антенны размещенные по всей Земле, а значит пределом выступает только её диаметр.

Космический «РадиоАстрон» позволил увеличить размер радиоинтерферометра до 340 тыс км, и Кардашев стал свидетелем его успешной работы. Позже, та же технология, примененная уже европейскими и американскими учеными дала «фотографию тени черной дыры».

Читайте также:  Samsung, Intel и TSMC не хватает микрочипов для оборудования

Другие «Спектры» тоже двигались вперед, например 1,7-метровое зеркало для ультрафиолетового телескопа уже изготовлено на Лыткаринском заводе оптического стекла, а его гигантская труба, размером с автобус, не первый год ждет своего часа на НПО им. С. А. Лавочкина. Правда были проблемы с финансированием и санкционной электроникой, но, вроде бы, их смогли решить.

Рентгеновский «Спектр-РГ», после многочисленных задержек и проблем полетел-таки в 2019 г. и сейчас радует мировую науку. Это тоже телескоп с тяжелой судьбой, которая требует отдельного рассказа. Сложности в его создании привели в выпадению «Г» из его научной программы, он наблюдает только в рентгене, а для гамма-диапазона не предназначен, но название решили не менять, чтобы не получился второй «Спектр-Р».

В отличие от «РадиоАстрона» рентгеновский телескоп наблюдает не отдельные источники излучения, а ведет картографирование всего видимого небосвода.

«Спектр-РГ» — это тоже международный проект, но если у «РадиоАстрона» иностранное участие заключалось в наземной поддержке, то в рентгене наблюдает два телескопа: российский и германский. За каждые полгода работы «Спектра-РГ» составляется полная карта небосвода, и чем дольше ведутся наблюдения, тем большего «проникновения» добьются телескопы и больше источников рентгеновского излучения будет картографировано.

Про «Спектр-РГ» мы обязательно поговорим отдельно. Нам же осталось упомянуть о самом сложном, и самом «долгом» «Спектре» — «Миллиметроне». Его разработкой сегодня заняты создатели «РадиоАстрона», которым помогает накопленный в прежнем проекте опыт.

Миллиметровый диапазон не менее важен для изучения космоса, в нем светятся облака межзвездной пыли, и другие холодные объекты. Удобство миллиметрового диапазона ещё и в том, что в телескоп может наблюдать как самостоятельно, так и применяя технологию РСДБ. Пока наблюдения в миллиметровом диапазоне ведутся с Земли из высокогорных районов, например в Чилийских Андах расположен массив миллиметровых телескопов ALMA.

Если запустить «Миллиметрон», то совместно с ALMA он сможет на порядки повысить детализацию наблюдений. С ним или отдельно можно намного точнее рассмотреть окрестности черных дыр и определить нет ли среди них «кротовьих нор»; измерить спектральные искажения реликтового излучения и заглянуть в ранее недоступное наблюдению прошлое Вселенной; определить содержание сложных органических молекул в соседних звездных системах, и даже попытаться найти сферы Дайсона, более развитые и древние инопланетные цивилизации… Каждое из этих направлений — отдельный прорыв в знаниях о свойствах Вселенной, и поучаствовать в исследованиях уже сейчас готовы европейцы, корейцы и китайцы, несмотря на довольно ранний этап готовности проекта. О том, как сегодня создается «Миллиметрон» будет наш следующий рассказ.

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.

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»

  • Благодаря изучению пульсирующих звезд удалось определить возраст нашей Вселенной — 13,8 млрд лет.
  • В январе 1992 года астрономы подтвердили существование планет за пределами солнечной системы.
  • Телескоп зафиксировал редкое явление — столкновение кометы Шумейкера-Леви 9 с Юпитером в 1994 году. Это первые в истории фотографии столкновения двух объектов Солнечной системы.

  • Телескоп детально зафиксировал эволюцию погоды Юпитера, в том числе редкий шторм возле экватора планеты.
  • «Хаббл» показал Плутон впервые с момента открытия планеты в 1930 году.
  • Аппарат сфотографировал шлейф газа и пыли высотой 400 км в результате извержения вулкана Ио, самой большой внутренней луны Юпитера.

  • Подтвердил предположения о наличии сверхмассивных черных дыр в ядрах Галактик.
  • Нашел самый далекий из известных на сегодня космических объектов — галактику GN-z11. Сейчас мы видим ее такой, какой она была 13,4 млрд лет назад.
Читайте также:  Разработаны приложения для смартфонов, меняющие реальность

  • Подтвердил существование на спутнике Юпитера Ганимеде огромного подземного океана под 150-километровой толщей льда. На основании этого открытия астрономы внесли крупнейший спутник в Солнечной системе в список возможных кандидатов на поиск жизненных форм.
  • Обнаружил водяной пар на экзопланете K2-18b из обитаемой зоны, а также первую подтвержденную межзвездную комету 2I/Borisov.

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»

  • Сделанный «Чандрой» первый снимок остатка сверхновой Кассиопея A показал астрономам загадочный источник в центре, который может быть быстро вращающейся нейтронной звездой или черной дырой.

  • В Крабовидной туманности получилось различить ударные волны вокруг центрального пульсара, незаметные другим телескопам.
  • С помощью рентгеновской обсерватории «Чандра» ученые уточнили постоянную Хаббла — число, определяющее скорость расширения Вселенной.
  • При столкновении сверхскоплений галактик были получены доказательства существования темной материи.
  • Благодаря данным с телескопа ученые наблюдали крупнейшую из когда-либо обнаруженных рентгеновских вспышек сверхмассивной черной дыры в центре галактики Млечный Путь.

  • Снимки, показывающие сильно искаженный остаток сверхновой, названный W49B, позволили ученым предположить присутствие в нем самой последней черной дыры, образовавшейся в галактике Млечный Путь.
  • В галактике M82 обнаружен новый тип черных дыр.

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»

  • Первым научным результатом телескопа стала регистрация гамма-пульсара, расположенного в остатке сверхновой CTA 1, который стал первым известным объектом, «мигающим» только в гамма-лучах.
  • 15 сентября 2008 года «Ферми» зарегистрировал рекордную вспышку гамма-излучения в созвездии Киля, обозначенную как GRB 080916 °C. Мощность взрыва превышала мощность примерно 9 тыс. обычных сверхновых.
  • «Пузыри Ферми». В 2010 году ученые обнаружили гигантскую загадочную структуру, которая выглядит как пара пузырей сверху и снизу от центра нашей галактики. Высота каждой доли составляет 25 тыс. световых лет, вместе же они простираются примерно на половину диаметра Млечного Пути.

  • 7 марта 2012 года телескоп наблюдал вспышку с максимальной энергией, когда-либо наблюдаемой при извержении Солнца. На пике вспышки «Ферми» обнаружил гамма-лучи в 2 млрд раз превышающей энергию видимого света или около 4 ГэВ.
  • Телескоп наблюдал многочисленные гамма-вспышки (короткие вспышки во время грозы, связанные с молнией) на Земле. Он обнаружил, что они могут производить 100 трлн позитронов (античастица элекрона, относится к антивеществу), что намного больше, чем ранее предполагали ученые.

«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).

Читайте также:  В токийском метро роботы начнут помогать пассажирам

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

  • 18 сентября 2018 года группа астрономов во главе с Челси Хуангом из MIT сообщила о первой обнаруженной телескопом экзопланете в системе звезды Pi Mensae на расстоянии около 60 световых лет от Земли.
  • 15 апреля 2019 года в NASA сообщили о первом открытии TESS планеты размером с Землю. Планета HD 21749c составляет около 89% диаметра Земли и вращается вокруг HD 21749, звезды K-типа (т.е. звезды оранжевого цвета с температурой поверхности от 3800 до 5000 К) с массой около 70% Солнца, расположенной на расстоянии 53 световых лет в южном созвездии Ретикулум.Планета скорее всего горячая, с температурой поверхности до 427 °C.
  • 6 января 2020 года NASA объявило об открытии TOI 700 d, первой экзопланеты размером с Землю в обитаемой зоне, обнаруженной TESS. Экзопланета вращается вокруг звезды TOI 700 в 100 световых годах от нас в созвездии Дорадо.
  • В январе 2021 года ученые определили, что TYC 7037-89-1 — первая из когда-либо обнаруженных шестизвездных систем, в которой все звезды участвуют в затмениях.

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.

Читайте также:  Новая модель робокубиков будет помогать спасателям

Четыре научных инструмента имеют уникальные особенности, которые позволят астрономам изучать различные космические объекты:

  1. Камера ближнего инфракрасного излучения (NIRCam) будет отслеживать свет от звезд в соседних галактиках и от удаленных звезд Млечного Пути. Она также будет искать свет от звезд и галактик, которые сформировались в начале жизни вселенной.
  2. Спектрограф ближнего инфракрасного диапазона (NIRSpec) будет наблюдать до 100 объектов одновременно и искать галактики, образовавшихся после Большого Взрыва.
  3. Спектрограф среднего инфракрасного диапазона (MIRI) создаст фотографии дальних небесных объектов, как это сейчас делает «Хаббл». Он позволит ученым собрать физические подробности о дальних объектах во Вселенной, обнаружить отдаленные галактики, слабые кометы, новорожденные звезды и объекты в поясе Койпера (дальняя часть Солнечной системы за орбитой Нептуна).
  4. Датчик точного наведения с устройством формирования изображения в ближнем инфракрасном диапазоне и бесщелевой спектрограф (FGS/NIRISS). Компонент FGS будет отвечать за то, чтобы телескоп смотрел точно в заданном направлении во время научных исследований. А NIRISS — искать следы первого света во Вселенной и исследовать экзопланеты.

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».

Планируется запуск в работу гигантского радиотелескопа

10 лет назад, 18 июля 2011 года, с космодрома Байконур был запущен уникальный десятиметровый орбитальный радиотелескоп «Спектр-Р», разработанный в Научно-производственном объединении имени С.А. Лавочкина (входит в Госкорпорацию «Роскосмос»). Космический аппарат «Спектр-Р» был частью одного из самых амбициозных и масштабных международных проектов — «Радиоастрон».

«Радиоастрон» — проект Госкорпорации «Роскосмос», Российской академии наук (Астрокосмический центр Физического института имени П.Н. Лебедева, Институт космических исследований РАН) и международной кооперации, нацеленный на изучение Вселенной в радиодиапазоне длин волн. После выведения на высокоапогейную орбиту космический аппарат «Спектр-Р» стал элементом наземно-космического интерферометра совместно с глобальной наземной сетью радиотелескопов (около 60 крупнейших радиотелескопов мира). Созданный единый комплекс наземно-космического интерферометра со сверхбольшой базой позволил проводить исследования различных объектов Вселенной с рекордным угловым разрешением. «Спектр-Р» занесен в книгу рекордов Гиннесса в категории «Самый большой космический твердотельный радиотелескоп».

30 мая 2019 года Государственная комиссия по рассмотрению хода летных испытаний космического аппарата «Спектр-Р» приняла решение завершить проект в связи с выработкой ресурса космического аппарата после более семи лет успешной работы в космосе. Космический аппарат «Спектр-Р» проработал в интересах научного сообщества в 2,5 раза дольше запланированного срока и перевыполнил все основные возложенные на него функции в качестве источника фундаментальных астрофизических данных о нашей Вселенной.

Несмотря на то, что фактически космический аппарат закончил свою работу, обработка и анализ данных наблюдений квазаров, пульсаров, мазеров, центра Галактики до сих пор активно продолжаются международными научными группами. Многочисленные публикации результатов исследований в авторитетных источниках продолжают открывать миру гипотезы о природе космических объектов и свойствах материи.

«Радиоастрон» в цифрах:

  • 7,5 лет на орбите.
  • 26,7 диаметра Земли (350 тыс. км) — максимальная база интерферометра.
  • 8 микросекунд дуги — максимальное разрешение — при наблюдении мазеров водяного пара в аккреционном диске в галактике M106 (мегамазера). С расстояния более 20 млн. световых лет получен абсолютный рекорд углового разрешения в астрономии на сегодняшний день — 8 микросекунд дуги на максимальной базе интерферометра и длине волны 1,3 см. Разрешение 8 микросекунд дуги позволило бы «увидеть» с Земли на Луне источник радиоволн диаметром 3 см.
  • Водородный стандарт частоты производства «Время-Ч» (Нижний Новгород) стабильностью 10−14 с/с, или 1 секунда в 3 млн. лет.
  • 10 м — диаметр антенны КА «Спектр-Р» — абсолютный рекорд для космических радиотелескопов с заполненной апертурой.
  • До 25 радиотелескопов на Земле в одновременной работе.
  • Всего 58 радиотелескопов участвовало в наблюдениях «Радиоастрона» из России, Европы, США, Африки, Австралии, КНР, Южной Кореи, Японии.
  • 3 коррелятора: АКЦ ФИАН (Россия), Радиоастрономический институт Макса Планка ­(Германия), Объединенный институт РСДБ в Европе (Нидерланды).
  • 2 станции слежения и сбора научной информации: 22-метровая антенна Пущинской радиоастрономической обсерватории (Россия) и 43-метровая антенна GreenBankObservatory (США). Скорость передачи данных на Землю с любого положения космического аппарата на орбите — 128 Мбит/с.
  • 4 петабайт — объем накопленных данных.
  • Диапазоны наблюдений: 92 см, 18 см, 6,2 см, 1,2−1,7 см.
  • 250 объектов Вселенной изучено.
  • Более 4000 наблюдательных сеансов.
  • 240 ученых из 23 стран мира приняли участие в наблюдениях.
Читайте также:  Наблюдается тенденция распространения смарт-часов

Электромагнитное оружие Китая. Рельсотрон – электродинамический ускоритель массы

Китай работает над электромагнитными технологиями с целью создания электромагнитного оружия для своих вооруженных сил. Технические возможности этого оружия были недавно открыты широкой публике впервые на демонстрационной сессии.

Электромагнитное оружие, с вариациями создания электромагнитного пистолета, винтовки, а также вооружения для наземного робота, разработанно Армейским логистическим университетом НОАК (проект носит название «Small Synchronous Induction Coilguns» (SSIC)). Об этом сообщает китайский военно-новостной веб-сайт js7tv.cn.

В сообщении говорится, что SSIC – это, по сути, миниатюрное портативное электромагнитное рельсовое оружие (называемые также рельсотронами или рейлганами), считается перспективным вооружением для солдат. Во многих странах ведутся разработки электромагнитного оружия для армии. Исходя из демонстрационного видео, пули от подобных винтовок могут легко проникать через несколько деревянных пластин и тонкие стальные пластины на относительно близком расстоянии.

В отличие от обычного огнестрельного оружия, которое использует сжигание пороха, чтобы вытолкнуть пулю с высокой скоростью из ствола оружия, рельсовый пистолет использует электромагнитную силу для ускорения пули, когда она движется вдоль двух параллельных электродов, называемых рельсами. Компактное оружие питается за счет сменных магазинов. Калибр пуль не разглашается, но при этом указывается, что они являются малокалиберными.

Термин рельсотрон был предложен еще в конце 1950-х годов советским академиком Львом Арцимовичем для замены существовавшего громоздкого названия «электродинамический ускоритель массы». Причиной разработки подобных устройств, являющихся перспективным оружием, стало то, что, по оценкам экспертов, использование пороха для стрельб достигло своего предела — скорость выпущенного с их помощью заряда ограничена 2,5 км/сек

При изготовлении рельсотрона возникает ряд серьёзных проблем: импульс тока должен быть настолько мощным и резким, чтобы разгоняемая масса пули не успела испариться и разлететься, но возникла бы ускоряющая сила, разгоняющая ее вперёд. На пулю действует сила Лоренца, поэтому сила тока важна для достижения необходимой индукции магнитного поля, и важен ток, протекающий через пулю перпендикулярно силовым линиям индукции магнитного поля. При протекании тока через пулю, ее материал и рельсы должны обладать как можно более высокой проводимостью, разгоняемое тело — как можно меньшей массой, источник тока — как можно большей мощностью и меньшей индуктивностью.

Важнейшая особенность рельсового ускорителя в том, что он способен разгонять сверхмалые массы до сверхбольших скоростей (скорость пули в огнестрельном оружии ограничивается кинетикой проходящей в оружии химической реакции).

Главный недостаток разработки – малая дальность стрельбы и небольшой объём батареи.

В рамках демонстрации электромагнитное оружие пробивало тонкие металлические и деревянные листы и демонстрировало неплохую точность при стрельбе на расстоянии нескольких десятков метров. Винтовки показали высокую способность к проникновению пуль в мишени и не издавали громкого звука, что делает их хорошим выбором для специальных операций, таких как миссии по проникновению в тыл к врагу. При этом отмечается, что первые образцы являются демонстрационными, но на их базе может быть создано практически бесшумное оружие для сил специального назначения.

Очевидно, что это оружие все еще находится на стадии опытного образца, так как его дальность и воздействие пока не оптимальны, очень вероятно, что это из-за ограниченной емкости батареи или конденсатора для хранения энергии. Но как только эта техническая проблема будет решена, ружья станут намного более мощными и смогут заменить современное огнестрельное оружие.

Ссылка на основную публикацию