вывод зачем нужны обсерватории
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».
Смотреть на звезды: лучшие открытые обсерватории мира
Телескоп VLT Паранальской обсерватории (является частью Европейской южной Обсерватории в Чили)
Сегодня жители больших городов не могут наблюдать за звездами. Даже метеорные потоки, такие простые (и захватывающие) астрономические явления, остаются вне поля зрения. Мы живем под освещенным ночным небом, страдающим от высокой степени светового загрязнения.
Ради возможности увидеть Млечный путь не только на фотографиях люди отправляются в астротуры, путешествуя по заповедникам темного неба. Именно в таких темных и малонаселенных местах находятся крупнейшие астрономические обсерватории. Некоторые из ведущих мировых обсерваторий открыты для посещений, что дает нам возможность увидеть то, с чем работают ученые — глубокое ночное небо.
Европейская южная обсерватория и телескопы Чили
Эти высокотехнологичные башни представляют собой Очень большой телескоп — так и называется Very Large Telescope (VLT). Здесь и далее фото G. Lambert (ESO)
В северной части Чили, посреди пустыни Атакама, международная исследовательская организация «Европейская южная обсерватория» (ESO) построила несколько телескопов и обсерваторий. Здесь, на вершинах гор, где круглый год царит сухая и почти безоблачная погода, расположен один из главных мировых центров астрономических исследований.
С 1966 года ESO занимается наблюдением южного полушария, и по сей день продолжает расширять свои возможности. Климат местности и большие высоты создают прекрасные условия для астрономических наблюдений на миллиметровых, субмиллиметровых и инфракрасных волнах среднего диапазона. Под патронажем организации сейчас действуют:
В 2017 году в этом регионе началось строительство Европейского чрезвычайно большого телескопа (European Extremely Large Telescope, E-ELT) с зеркалом диаметром в 40 метров. E-ELT позволит собирать в несколько раз больше света, чем VLT, а его адаптивная оптическая система, компенсирующая влияние земной атмосферы, даст изображение с большей степенью детализации, чем орбитальный телескоп «Хаббл».
66 телескопов ALMA на плато Чайнантор в Чили. Точность позиционирования каждой антенны — несколько миллиметров
Практически все объекты ESO открыты для посещения, но не везде вам дадут возможность взглянуть на реальные научные приборы и изучить ночное небо с помощью телескопа. Впрочем, само присутствие рядом с такими объектами впечатляет. Паранальская обсерватория, ALMA и Ла-Силья открыты по субботам и воскресеньям. Записаться на бесплатные экскурсии следует заранее через сайты обсерваторий.
Также туристам доступна американская обсерватория Серро-Тололо, расположенная в 80 км к востоку от города Ла-Серена и в 100 км к югу от обсерватории Ла-Силья. Добираться придется самостоятельно, так как никакого организованного транспорта в этом регионе нет.
Вид с Паранальской обсерватории
Всего на территории Атакамы сосредоточено около 40% всех телескопов мира, представляющих научную ценность. В ближайшие десять лет эта цифра вырастет до 70%, поскольку в Чили строят не только E-ELT, но и Гигантский Магелланов телескоп, в котором будет использоваться система из семи первичных зеркал диаметром 8,4 м и весом 20 тонн каждое, а также Large Synoptic Survey Telescope, создаваемый для поиска следов темной энергии и темной материи.
Обсерватория Ла-Силья расположена в полностью изолированном и удаленном месте от любого искусственного света и источников пыли
Круглый год (кроме июля и августа) Ла-Силья открыта для посетителей по субботам и воскресеньям. Здесь вы сможете увидеть High Accuracy Radial velocity Planet Searcher (HARPS) — высокоточный спектрограф, предназначенный для поиска экзопланет. С помощью HARPS открыли более сотни планет.
Обсерватория Маунт-Вилсон (США)
Обсерватория на горе Вильсон (высота 1742 метра), к северо-западу от Лос-Анджелеса, появилась в 1908 году и действует до сих пор. Здесь находится один из крупнейших телескопов западного полушария, доступный для свободного посещения и наблюдений с 1 апреля по 30 ноября.
На сегодняшний день в обсерватории работают два телескопа-рефлектора (60-дюймовый и 100-дюймовый 1917 года постройки), три солнечных телескопа, а также ряд интерферометрических устройств. Группы размером не более 25 человек могут зарезервировать один из телескопов по цене от 800 до 1500 долларов (в зависимости от времени посещения).
Обсерватория Гриффита (Калифорния)
Обсерватория Гриффита, известная также под названием «Обсерватория Лос-Анджелеса», со дня своего открытия остается бесплатной для посещений и сегодня предлагает доступ к 12-дюймовому преломляющему телескопу Zeiss, установленному в 1935 году.
Паразитическое световое загрязнение неба Лос-Анджелеса давно убило весь научный интерес к исследованиям в этом регионе, обсерватория Гриффита сполна компенсирует «отсутствие» ночного неба научным музеем и образовательными программами. Кроме того, это место, благодаря близости к Голливуду, давно и прочно стало культурным феноменом. Обсерваторию можно увидеть в большом количестве фильмов и сериалов.
Обсерватория Мауна-Кеа (Гавайи)
С 1967 года на вершине вулкана Мауна-Кеа находится комплекс телескопов, разбросанных по высотам от 3730 м до 4190 м над уровнем моря. Здесь же расположена известная обсерватория Кека, телескопы который оставались крупнейшими в мире с 1993 по 2007 годы, до введения в строй Большого канарского телескопа.
Фактор удаленности от цивилизации и благоприятного климата сделал обсерваторию одним из лучших в мире мест для оптических наблюдений (в инфракрасной и видимой областях спектра).
Каждый вечер и ночь Мауна-Кеа предлагает звездные туры и бесплатный доступ к телескопам (включая солнечный с защитными фильтрами), который не требует даже предварительного бронирования.
Сверхбольшая Антенная Решетка (Нью-Мексико)
Это место вы тоже могли видеть в нескольких фильмах. Группа 25-метровых радиотелескопов Very Large Array (VLA, а с недавних пор уже и Expanded VLA) работает как единая многовибраторная сложная антенна, общая чувствительность которой эквивалентна антенне диаметром 36 километров.
Побродить среди массивных антенн ведущей радиообсерватории мира можно самостоятельно, с 8:30 утра до заката. В первую субботу каждого месяца на территории проводятся бесплатные экскурсии.
Гринвичская королевская обсерватория (Гринвич-Лондон)
Место заинтересует тех, кто хочет узнать больше об истории астрономических наблюдений. Засветка Лондона уже не позволяет насладиться видом ночного неба, но Королевская обсерватория, организованная в 1675 году, хранит большую коллекцию различных предметов, повлиявших на историю всей астрономии и навигации.
Южноафриканская астрономическая обсерватория (Сазерленд, Южная Африка)
Южноафриканская астрономическая обсерватория расположена посреди пустыни, на высоте 1800 метров над уровнем моря, в четырех с половиной часах езды к северо-востоку от Кейптауна. Обсерватория оснащена оптическим телескопом с диаметром главного зеркала 11 метров — крупнейшим в южном полушарии и одним из крупнейших в мире.
В обсерватории проводятся официальные экскурсии, также ее можно посетить самостоятельно и посмотреть на ночное небо через телескопы 14″ и 16″ в диаметре.
Национальный парк Тейде и Канарские телескопы (Канарские острова)
Канарские острова могут соперничать с Чили по условиям для наблюдения ясного ночного неба. В 2013 году организация Starlight Foundation, который работает над сохранением условий для наблюдений первозданного ночного неба, официально присвоила Национальному парку Тейде на острове Тенерифе статус «Звездный заповедник». Благодаря нетронутой красоте ночного неба и идеальным условиям созерцания «остров вечной весны» привлекает тысячи туристов со всего мира. На острове даже существуют законы, регулирующие световое загрязнение и траектории полетов авиалайнеров.
Остров Тенерифе также является домом для одной из самых передовых и крупнейших обсерваторий мира — Тейде — открытой для экскурсионных туров. На всех островах архипелага находятся 60 научных учреждений из 17 разных стран.
На соседнем высокогорном острове Пальма, считающимся вторым в мире по качеству астроклимата после обсерватории Мауна-Кеа, находится обсерватория Роке де лос Мучачос, в которой есть уникальные исследовательские инструменты: Шведский солнечный телескоп с адаптивной оптикой, дающей изображение самого высокого разрешения поверхности Солнца, а также Большой Канарский телескоп, оснащенный составным зеркалом, одним из самых больших в мире.
Роке де лос Мучачос позволяет наблюдать все Северное небесное полушарие и часть Южного.
Крымская астрофизическая обсерватория (Крым)
Важное место, о котором мы не могли не сказать. Заслуживает внимания как минимум за то, что посетить ее гораздо проще других. Но кроме фактора доступности важно учитывать, что в Крыму расположено самое большое число телескопов среди обсерваторий бывшего СССР.
Крымская обсерватория расположена в горах; планеты и звезды в ней можно разглядывать с двухсоткратным увеличением. На территории обсерватории проводятся лекции и экскурсии. Есть специальная программа «Астроканикулы» для любителей астрономии. Во время посещения можно увидеть музей, рассказывающий о достижениях и истории обсерватории, ознакомиться с принципами работы телескопов различных конструкций.
Пулковская обсерватория (Санкт-Петербург)
Обсерваторию Петербурга сами ученые называют главной астрономической обсерваторией Российской академии наук. Во время экскурсий, в том числе ночных, вы можете познакомиться с 26-дюймовым телескопом-рефрактором, Большим Пулковским радиотелескопом и Солнечным телескопом (одним из крупнейших в Европе).
Кроме обсерваторий в мире есть официальные «заповедники темного неба», где может остановиться любой желающий. Международная ассоциация темного неба ежегодно составляет рейтинги мест с самым красивым небом. Так в графстве Керри в Ирландии можно наблюдать особенно четкое и яркое ночное небо, за что место получило «золотой» уровень, а национальный парк Хортобадь в Венгрии радует красотой звезд на «серебряном» уровне. Одно из самых «звездных» мест в мире — уникальный дизайнерский отель Elqui Domos в Чили. Наблюдать за космосом не вставая с постели, здесь можно 320 дней в году.