Читать книгу "Космос. Все о звездах, планетах, космических странниках - Борис Пшеничнер"

Масса космической обсерватории более 2 т, размеры 4,6x2,3 м. На борту обсерватории установлены два телескопа, которые отражают собранный ими свет на сверхчувствительный приемник излучения, который состоит из 106 ПЗС-матриц, Общие размеры ПЗС камеры 100x50 сантиметров, разрешение ПЗС-камеры может достигать миллиарда пикселей. Это устройство справедливо называют самой большой цифровой камерой в мире. Чувствительность камеры настолько высока, что она могла бы заметить прядь человеческих волос на расстоянии 700 км. Помимо телескопов на борту Gaia есть фотометр для измерения яркости космических объектов и спектрометр, позволяющий определить химический состав и температуру звёзд.

Цель проекта — создание достоверной и подробной карты нашей Галактики Млечный Путь с указанием координат, направления движения и цвета примерно миллиарда звёзд. Впечатляет точность, с которой определяется положение объектов на небесной сфере. «Гайя» позволяет измерять угол на небе между направлениями на две звезды, с точностью 25 микросекунд дуги. Это соответствует углу, под которым, видна наша двухрублёвая монета, лежащая на поверхности Луны.

Важная задача — обнаружение комет и астероидов Солнечной системы. Учёные полагают, что телескоп сможет открыть около 10 тыс. экзопланет. Поскольку каждую звезду в будущем каталоге «Гайи» пронаблюдают не менее 70 раз, то будет возможность зафиксировать и проанализировать изменение со временем яркости звёзд и характера их спектра. Несомненно ценной была бы новая информация о тёмной материи. Планируемое время активной жизни обсерватории «Гайя» — пять-шесть лет, обработка полученных данных, подготовка и составление нового каталога объектов могут потребовать еще около двух лет.

Проектирование, экспериментально-исследовательская работа, изготовление и испытание аппаратуры заняли 20 лет и вместе с запуском обсерватории в космос стоили около миллиарда долларов.

В США реализуется другой перспективный проект. Космической обсерваторией нового поколения станет телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST), который планируется вывести в космос в 2018 г. Инфракрасный телескоп, названный в честь заслуженного руководителя NASA, сможет работать и в видимом диапазоне. Новое космическое «око» землян — главное зеркало телескопа — имеет диаметр 6,5 м. Это делает JWST гораздо более чувствительным и широкополосным инструментом по сравнению с орбитальным телескопом «Хаббл». С помощью нового телескопа можно будет увидеть события, близкие к началу времени Вселенной, познакомиться с процессом формирования самых первых галактик, а также заглянуть внутрь пылевых облаков, где сегодня формируются звёзды и планетные системы. Телескоп «Джеймс Уэбб» будет выведен в точку либрации L2, откуда его эффективно можно будет использовать и в интересах космической защиты Земли.

Сборка зеркала телескопа «Джеймс Уэбб»

На рисунке показана станция «Гайя» и исследуемый ею астероид

Сближающийся с Землёй астероид Таутатис

Поскольку астероиды, сближающиеся с Землёй, обычно обнаруживают на расстоянии нескольких сотен тысяч или, в лучшем случае, миллионов километров, их можно оперативно исследовать с помощью радиолокации. Если оптические средства способны играть роль первого эшелона обнаружения опасных объектов, то радиолокаторы могут стать последним «аварийным» рубежом.

Понятно, что такие наблюдения (в отличие от оптических) можно проводить в любую погоду и в любое время суток. Для того чтобы обеспечить круглосуточное наведение на космические объекты, приходится располагать радиолокаторы в разных частях вращающегося земного шара. Это необходимо и для связи с космическими зондами, летящими в дальний космос, и тем более важно для обеспечения космической безопасности Земли. Система дальней космической радиосвязи США включает инструменты в Калифорнии, Испании и Австралии. Они расположены с угловым интервалом по долготе в 120°. Это обеспечивает непрерывное радионаблюдение за космическими объектами.

К настоящему времени крупные радары и радиотелескопы работают на территории России и Украины, Германии и Великобритании.

С 1990-х г. свойства АСЗ изучают с использованием самых мощных радиолокационных установок в Аресибо и Голдстоуне. Среди исследованных таким образом астероидов — Таутатис.

Астероид Таутатис учёные США и России изучали во время его сближения с Землёй в период 1992–1996 г. За это время было выполнено около АО тыс. измерений. Удалось выяснить, что объект имеет неправильную форму: ширину 2,4 км, длину 4,6 км и движется, «кувыркаясь» в пространстве.

Полученные радиолокационные изображения Таутатиса показали, что на самом деле это два почти прижатых друг к другу астероида, удерживаемых силой взаимного притяжения. Изображения представляют собой компьютерную трёхмерную математическую модель поверхности и вращения Туататиса, созданную на основе выполненных радиотелескопами измерений. Использованная технология делает принципиально возможным получение изображений тысяч астероидов, сближающихся с нашей планетой. Таутатис исследовали и другими астрофизическими методами.

В последние годы объединённый коллектив российских и украинских учёных разработал программу исследования тел Солнечной системы оригинальным методом с использованием нескольких крупных инструментов. Суть метода состоит в том, что исследуемый объект «подсвечивается» мощным Евпаторийским планетным радиолокатором РТ-70. В результате этого облучаемое небесное тело отражает пришедшие радиоволны и становится видимым в радиолучах. Отражённые сигналы в режиме радиоинтерференции принимают несколько удалённых друг от друга радиотелескопов. Вначале прием отражённых радиосигналов производили на крупнейших российских радиотелескопах с диаметром главного зеркала 64 м, которые расположены недалеко от Москвы в Медвежьих Озерах и Калягине на расстоянии около 150 км друг от друга. Интерференция сигналов, приходящих на эти антенны, дает почти такой же результат, как если бы применялась гигантская антенна диаметром около 1 50 км. При мощности излучения сигнала с РТ-70 в 150–200 кВт российский антенный комплекс обеспечивает уверенное обнаружение объектов километрового размера на расстоянии до 1 5 млн. км (0,1 а.е.). Для этого понадобится накапливать эхосигнал около одного часа. Если мы хотим обнаружить объект меньшей величины, то время накопления отражённых радиоволн придется значительно увеличить.

Таким образом, удается с большой точностью определять положение на небесной сфере исследуемых космических тел относительно опорных квазаров — очень далёких почти точечных объектов с известными координатами. Достигаемые результаты с полным правом можно назвать прецизионными. Ведь траекторию центра масс астероидов удаётся определить с точностью до одной тысячной доли угловой секунды! Этого вполне достаточно, чтобы понять, угрожает ли нам столкновение с исследованным астероидом.