Зеркальный орбитальный юбиляр

20 ноября прошлого года астрономы отметили 120-летие со дня рождения человека, который в 1929 году установил связь между красным смещением галактик и расстоянием до них. Он нашел свое место в истории: его именем назван открытый им закон и постоянная, фигурирующая в этом законе, астероид 2069, 81-километровый кратер в Море Краевом на Луне . А кроме того, в честь Эдвина Пауэлла Хаббла (Edwin Powell Hubble, 1889–1953) назвали научный прибор, которому было суждено стать символом внеатмосферной астрономии и астрономии вообще. Этого прибор работает уже двадцать лет в условиях, которые с полным основанием можно назвать экстремальными.

Hubble: два раза по 20 лет

Собственно история телескопа началась вовсе не в 1990 году, а гораздо раньше. Пример HST показывает, как много проходит времени от разговоров «мы собираемся сделать» до собственно запуска. О большом космическом телескопе с диаметром зеркала около трех метров заговорили в NASA еще в 1968 году. А еще до этого, в 1965-м, в NASA создали комиссию, которую возглавил Лайман Спитцер (Lyman Spitzer, Jr., 1914–1997), которая обсуждала целесообразность большого телескопа на орбите — и, что удивительно, многие астрономы были против! Кстати, в честь «отца» всех космических телескопов NASA в итоге тоже назвали космический телескоп — инфракрасный Spitzer, один из четырех «великих космических телескопов NASA», первым из которых стал Hubble.

Два года спустя, в 1970-м, создали два комитета. Один начал проработку технического задания LST (тогда о нем так и говорили — ба-альшой космический телескоп, прошли годы — ничего не меняется, система из четырех восьмиметровиков в Чили названа просто «очень большим телескопом» — Very Large Telescope). Второй приступил к обсуждению научных задач для будущего аппарата. Восемь лет спустя на проект выделили деньги, и назначили старт на 1983 год. В 1979 году на заводе корпорации Perkin-Elmer начали полировку зеркала… Разумеется, работы затянулись, и старт все откладывался. И в итоге «дооткладывали» до катастрофы шаттла Сhallenger , после которой полеты шаттлов приостановили до 1988 года, а когда их возобновили, запуск Hubble, разумеется, стал не первым в программе полетов. Что было дальше — знают все. 24 апреля 1990 года, челнок Discovery — и сутки спустя — свободный полет.

Что происходило с телескопом вторые 20 лет программы — «Телеграф» уже писал . Проблемы с оптикой, внеочередной полет шаттла, четыре сервисные миссии, последняя из которых в 2009 году — и мы имеем еще, как минимум, пять лет работы телескопа. Но это уже — третье двадцатилетие работы. Подождем немного!

Рекорды и открытия

В свое время наш юбиляр был крупнейшим телескопом на орбите: диаметр зеркала Hubble — 2,4 м. Почти точно такой же, как диаметр зеркала телескопа Хокера в Маунт-Вильсоновской обсерватории, (Mount Wilson Observatory) на котром Хаббл изучал разбегание галактик. Кстати, этому телескопу уже больше 100 лет (зеркало закончили в 1908-м), а он до сих пор работает. И только в прошлом году Европейское космическое агентство (ESA) отправило в околоземное пространство телескоп с зеркалом диаметром целых три с половиной метра — аппарат Kepler. По-видимому, это предел: шире зеркало в ракету не влезет. Поэтому новое поколение космических телескопов будет уже с составными зеркалами, которые собираются на орбите.

Рекордным можно считать и поток данных, который Hubble передает с орбиты. Средний объем данных в день — 15 Гб. Три DVD. Ежели пересчитать на 20 лет, то получится почти 22 тыс. дисков, которые весят более центнера, не говоря уже об объеме. Чтобы забрать такой объем из космоса, пришлось бы отправлять еще один шаттл.

У многих людей создается впечатление, что главная (и едва ли не единственная) цель самого дорогого космического аппарата — это очень красивые картинки. Однако это не так.

Конечно, сам по себе телескоп открытия не делает. Он только наблюдает — по заявкам астрономов всего мира. А распределяет время телескопа специально созданный еще в 1983 году Научный институт космического телескопа (кстати, надо отметить, что поначалу, до 1997 года, доступ к Hubble имели и астрономы-любители). И уже на основе проведенных наблюдений делаются открытия и важные выводы об устройстве Вселенной в целом и ее отдельных частей в частности.

А таких важных открытий сделано за 20 лет очень немало. К примеру, люди впервые увидели полярные сияния на Сатурне и Юпитере (а заодно и на спутнике его — Ганимеде , а на Ио Hubble регулярно наблюдает извержения вулкана). Удалось увидеть смену времен года на Плутоне и построить первую его карту, как и карты некоторых астероидов. Открываются и наблюдаются новые экзопланеты и протопланетные диски. К примеру, удалось увидеть, как формируются планеты у звезд в Туманности Ориона .

А об одном направлении работы космического телескопа стоит рассказать поподробнее.

Глубокие проколы в мироздание

Одни из самых значимых наблюдений телескопа — это так называемые «глубокие поля». Первым из них, в 1995 году, стала работа Hubble Deep Field. Суть ее заключалась в том, что экспонировался очень небольшой участок неба, чуть больше пяти квадратных угловых минут (это соответствует размеру средней почтовой марки с расстояния в 50 м) в созвездии Большой Медведицы .

И на протяжении одиннадцати дней свет из этой области накапливался на матрицах Hubble. Таким образом, получился глубокий «прокол» Вселенной: самые удаленные галактики, видные на итоговом снимке, расположены в 12 млрд световых лет от нас. Важно и то, что из 3 тыс. объектов на снимке — меньше десятка звезд нашей Галактики. Остальные — просто галактики. Те, которые пишутся с маленькой буквы.

Три года спустя на Hubble «прокололи» звездное уже в южном полушарии. Получился снимок Hubble Deep Field South. Эти два наблюдения подвердили важный космологический принцип: Вселенная однородна — что на севере, что на юге пространство одинаковым образом наполнено галактиками.

А с сентября 2003 по январь 2004 года аппарат получил еще более глубокое изображение — Hubble Ultra Deep Field. На участке звездного неба в одиннадцать квадратных угловых минут (размер почтовой марки с расстояния в 30 м), расположенном в северном созвездии Печи, мы можем разглядеть галактики на расстоянии около 13 млрд световых лет: мы их видим такими, какими они были всего через 400–800 млн лет после Большого взрыва.

И это еще не все. После того, как во время последней сервисной экспедиции в мае 2009 года на телескоп поставили новую широкоугольную камеру, Wide Field Camera 3, начались работы по новому «глубокому проколу».

Hubble: модель для сборки

Знаете, когда я успокоюсь насчет того, что в нашей науке и космонавтике все хорошо — и что у нее есть будущее? Когда каждый наш старт (хотя бы научный, хотя сколько там их у России было?) будет сопровождаться информационной поддержкой и популяризации такого качества, как каждый аппарат NASA и ESA. Как вы думаете, что больше всего меня поразило, когда я впервые излазил сайт Hubble?

Наличие на нем целого раздела Hand-Held Hubble. Что-то навроде «„Хаббл“ в руках». В этом разделе предлагается самому собрать модель телескопа — причем не покупать, а распечатать и склеить! И ведь есть на любой вкус: можно распечатать на самоклейки выкройку деталей, и собрать телескоп из поливинилхлорида, а можно просто на бумаге. Не хочешь много возиться — вот тебе модель с низкой деталировкой, есть время — вот тебе побольше деталей. Эх, почему я не ребенок?!

А ведь одними выкройками дело не ограничивается. Там же и галерея фото-видео, обои для рабочего стола… Регулярно самые красивые картинки печатают «ограниченным» тиражом в максимальном формате и наилучшем качестве — и дарят в научные (в том числе школьные) музеи по всем штатам Америки… Не говоря уже об обязательных для любого уважающего проекта ленте новостей, регулярно обновляющеймся списке научных результатов, странички «где Hubble находится сейчас?» и многом-многом другом.

Преемник

И все же, несмотря на фантастически долгий срок жизни и выдающуюся успешность, Hubble требуется замена. Во-первых, больше сервисных экспедиций, судя по всему, не будет. Уже в этом году должны завершить свои полеты космические челноки. Нового «сервисного» корабля у США пока что не предвидится — даже в отдаленной перспективе.

Ну, а во-вторых, ученым всегда хочется чего-то большего. К примеру, вывести в космос шестиметровое зеркало. В пору моего детства советский шестиметровик БТА считался одним из самых больших телескопов мира, если не самым большим. А если в космосе избавиться от возмущений атмосферы?

Так что уже более 10 лет в NASA идет проработка и, теперь, уже строительство нового, так сказать, флагмана флотилии орбитальных телескопов. Это телескоп имени Джеймса Уэбба (James Edwin Webb, 1906–1992), первого директора NASA — The James Webb Space Telescope, JWST.

Шеститонный спутник в 2014 году должен отправиться в точку Лагранжа L2, на линии Солнце-Земля. Его зеркало диаметром в 6,6 м, разумеется, ни в какую ракету не поместится — и оно, впервые в истории космических телескопов, будет составным — из восемнадцати сегментов.

Основных целей, которые астрономы поставили перед JWST, четыре: это поиски первых объектов, сформировавшихся после Большого взрыва, и попытка продвинуться еще дальше в наблюдении ранней Вселенной; изучение рождения звезд и протопланетных систем; изучение скоплений галактик; осмотр внесолнечных планетных систем и поиск признаков жизни на них.

JWST еще нет, но модель его в натуральную величину уже провезли по всему миру. А еще на уже существующем сайте телескопа можно посмотреть, что сейчас происходит в чистой комнате, в которой собирают космический аппарат. Знаете, как называется эта страничка? Правильно, Уэбб-камера!