Новый проект космического телескопа стоимостью 10 миллиардов долларов, посвященный поиску внеземной жизни

В то время как телескоп «Джеймс Уэбб» работает всего шесть месяцев, НАСА уже работает над другим амбициозным проектом космического телескопа, который называется Обсерватория пригодных для жизни миров (Habitable World Observatory, HWO). Как следует из названия, HWO сосредоточится на поиске признаков жизни на планетах, похожих на Землю. Многие аспекты проекта еще предстоит определить, но космическое агентство ожидает, что он будет введен в эксплуатацию к началу 2040-х годов.

С помощью обсерватории Habitable World Observatory (HWO) НАСА решает самую приоритетную задачу, определенную в последнем десятилетнем обзоре Astronomy Decadal Survey, которому было поручено разработать рекомендации по финансированию исследований в области астрономии и астрофизики на следующие десять лет. Цель — запустить новую программу строительства крупных обсерваторий, подобных тем, что были построены в 1990-х и 2000-х годах, когда были созданы телескопы Хаббл, Спитцер, Чандра и Комптон — инструменты, которые сделали невероятные открытия.

Этот амбициозный многомиллиардный проект обсуждался на недавнем заседании Американского астрономического общества. Как и «Джеймс Уэбб», обсерваторию планируется вывести на орбиту в точке Лагранжа L2 системы Солнце-Земля, примерно в 1,5 миллионах километров от Земли. Но в отличие от «Джеймса Уэбба», HWO будет спроектирован таким образом, что его смогут ремонтировать и модернизировать роботы. Теоретически это позволит ему работать в течение нескольких десятилетий, становясь все более эффективным: зеркала и структура, вероятно, останутся неизменными, но все более сложные инструменты наблюдения и анализа будут заменять различные приборы по мере развития науки.

Использование преимуществ существующих и будущих космических телескопов

В отчете о десятилетнем обзоре, опубликованном в ноябре 2021 года, говорится о 6-метровом космическом телескопе стоимостью 11 миллиардов долларов, который будет вести наблюдения в видимой части спектра. Помимо общей астрофизической деятельности, космический аппарат должен был быть способен обнаружить признаки жизни на ближайших к Земле экзопланетах.

НАСА предложило несколько концепций телескопов для удовлетворения спроса: первая — обсерватория с 4-метровым монолитным зеркалом под названием Habitable Exoplanet Observatory (HabEx), со своего рода солнечным щитом, парящим на расстоянии более 100 000 километров, чтобы скрыть свет звезды для лучшего наблюдения за ее планетами; вторая — обсерватория с 15-метровым (более чем в два раза больше, чем Джеймс Уэбб) сегментированным зеркалом под названием Large UV Optical Infrared Surveyor (LUVOIR).

В конечном итоге HWO, вероятно, будет представлять собой «смесь» двух предложений. По словам Скотта Гауди, одного из разработчиков HabEx, HWO «не содержит никаких технологий, которые уже не рассматривались бы для HabEx или LUVOIR», сообщает журнал Science. В частности, он будет оснащен сегментированными зеркалами, идентичными тем, которые используются для «Джеймса Уэбба». Хотя некоторые астрономы считают, что монолитное зеркало будет рассеивать меньше света, сегментированная структура имеет то преимущество, что ее можно легко увеличить, если этого потребует наука, говорит Марк Клэмпин, директор отдела астрофизики НАСА.

HWO также будет оснащен коронографом, идентичным коронографу обсерватории Нэнси Грейс Роман — телескопа, специализирующегося на поиске темной энергии и обнаружении экзопланет, который должен быть запущен в 2027 году. Коронограф может имитировать звездное затмение: расположенный внутри телескопа, он блокирует свет от звезды, чтобы легче было наблюдать за планетами, вращающимися вокруг нее. Последние исследования показывают, что коронографы могут работать и с сегментированными зеркалами.

Программа по совершенствованию технологии

В то время как создание «Джеймса Уэбба» потребовало использования большого количества непроверенных технологий, что вызвало множество задержек и серьезное превышение бюджета в процессе, HWO должен извлечь пользу из опыта, полученного при разработке его предшественников.

В течение следующих нескольких лет все технологии, предусмотренные для HWO, будут совершенствоваться в рамках специальной программы, созданной НАСА: Программа совершенствования технологий Великих обсерваторий (GOMaP). Для этих технологий, какими бы проверенными они ни были, потребуется определенная адаптация. Например, форму зеркала придется контролировать с точностью порядка пикометра, поскольку обсерватория будет работать с оптическим светом, длина волн которого короче, чем у инфракрасного света, улавливаемого «Джеймсом Уэббом».

Коронограф, используемый на аппарате Нэнси Грейс Роман, также придется усовершенствовать: он предназначен для блокирования света звезды, которая в 100 миллионов раз ярче своей планеты, но HWO придется иметь дело со звездами в 10 миллиардов раз ярче! Поэтому он должен быть оснащен цилиндрическим дефлектором, подобным тому, который используется в телескопе Хаббл.

Возможность организации роботизированных миссий по техническому обслуживанию и ремонту, несомненно, является преимуществом данного проекта. Помимо продления срока службы космического аппарата за счет установки новых приборов — как это было сделано для Хаббла — это также обеспечивает гибкость в развитии. Например, если какой-либо инструмент окажется сложным для подготовки к запуску, он может быть добавлен позже. Хаббл обслуживается астронавтами и стоит очень дорого; несмотря на большее расстояние, роботизированное обслуживание HWO должно быть менее затратным.

Основной проблемой в реализации проекта является получение поддержки Конгресса. Отделу астрофизики НАСА на этот год выделен бюджет в размере 1,51 миллиарда долларов, что на 4% меньше, чем в прошлом году. Это единственное научное подразделение НАСА, финансирование которого сократилось.