ЧЕРНАЯ ДЫРА ДОЛЖНА ПРОСВЕТЛЕТЬ

Юрий Медведев

Россия разместит на орбите крупнейшую в мире космическую обсерваторию

Российские специалисты приступили к созданию уникального телескопа "Миллиметрон". Он должен стать прорывом в астрономии. Ответить на многие вопросы, которые накоплены за многие годы изучения космоса самыми разными наземными и орбитальными обсерваториями. Даже простое перечисление задач, которые предстоит решить этому телескопу, поражает воображение. Например, поставить точку в давнем споре о черных дырах. Существуют ли они на самом деле или являются фантазией ученых. Ведь даже один из тех, кто много лет занимался этими феноменами, известный физик Стивен Хокинг, неожиданно заявил, что никаких черных дыр вообще нет.

Но их поиск - это лишь один из более чем 30 масштабных проектов. В частности, изучая оставшееся после Большого Взрыва реликтовое излучение, телескоп сможет заглянуть на 13 миллиардов лет назад, разобраться, как шла эволюция нашей Вселенной. Казалось бы, что нового можно узнать об этом феномене, ведь за открытие реликтового излучения в 2006 году уже присуждена Нобелевская премия.

- Сейчас перед мировой наукой стоит новая задача - изучить это явление более детально, - сказал академик Николай Кардашев, руководитель проекта "Миллиметрон". - Например, обнаружено, что это излучение неоднородно, в нем есть какие-то темные и светлые пятна. То есть на пути к Земле есть нечто, что-то поглощает и добавляет излучение. Но что это? "Миллиметрон" будет искать ответ.

Надо отметить, что в последние годы древняя наука астрономия переживает второе рождение. Открытия в космосе ежегодно входят в пятерку самых громких научных достижений. И все благодаря тому, что в арсенале ученых появляются суперсовременные приборы. Если раньше космос изучали только с помощью оптических телескопов, то сейчас его исследуют практически во всех диапазонах длин волн: гамма-лучи, рентгеновский, оптический, инфракрасный, радиоволновый, гравитационные волны, а также элементарные частицы высоких энергий и всепроникающие нейтрино и т.д. И перед учеными раскрываются неожиданные картины. Оказывается, еще недавно считавшийся пустым космос буквально забит различными объектами. Но получить эти изображения можно, только изучая участок неба в строго определенном диапазоне длин волн. Например, в дальнем инфракрасном диапазоне обнаружено, что любой участок неба плотно "упакован" какими-то яркими точками. Напоминает красную икру в банке.

- Пока мы не знаем, что это такое, - говорит академик Кардашев. - Может, протогалактики с протозвездами и протопланетами, которые еще только образуются. "Миллиметрон" обладает уникальными параметрами, в частности, короткой длиной волны, поэтому ему вполне по силам разобраться в этом явлении. Еще одна задача - поиск органических молекул, основы ДНК, а значит всего живого. А еще он будет разбираться, как возникла Солнечная система, как сформировались ее планеты.

Главная сфера интересов "Миллиметрона" - "холодный космос". Все, что имеет комнатную температуру и ниже вплоть до абсолютного нуля. Это очень обширное "семейство" Здесь, в частности, похожие на Землю экзопланеты, астероиды, кометы, межзвездная пыль и газовые облака, из которых могут образовываться новые звезды и планеты. Одна из волнующих задач, стоящих перед телескопом, поиск внеземных цивилизаций. Дело в том, что аппарат ловит космическую информацию именно в том диапазоне, который считается наиболее перспективным для такого поиска. Более того, он сможет зафиксировать следы деятельности инопланетян. Ведь высокоразвитая цивилизация вполне способна окружить свою звезду системой конструкций, чтобы захватывать энергию светила и направлять ее на свои нужды. Эту технологию по сбору энергии "Миллиметрон" сможет увидеть.

Что же позволит этому уникальному аппарату делать такие удивительные открытия? Во-первых, он будет самым большим космическим телескопом, работающим на миллиметровых, субмиллиметровых и инфракрасных волнах (длина от 0,02 до 17 миллиметров). Ближе всех к этой области подходил телескоп "Гершель". Он сумел слегка приоткрыть дверь ко многим тайнам космоса, "Миллиметрону" предстоит ее широко распахнуть. И это ему вполне по силам. Аппарат будет иметь недоступные доселе ни одному телескопу два основных параметра - высочайшую чувствительность и уникальное угловое расширение (миллиардные доли угловой секунды, что в миллиард раз лучше, чем у человеческого глаза). Именно это и позволит телескопу заглянуть в неведомый пока космос.

- Удивительные возможности аппарата можно показать на примере черных дыр, - говорит академик Кардашев. - Почему ученые пока не могут с полной уверенностью сказать, что они существуют? Одна из причин в том, что их окрестности не прозрачны для радиоволн, на которых работают нынешние телескопы. Оболочка вокруг этих объектов такова, что эти волны не могут проникнуть внутрь, мы видим только очень яркое свечение оболочек газа, окружающих центральный объект. Нужны более короткие волны, лучше всего субмиллиметровые, чтобы преодолеть эту границу. И "Миллиметрон" предоставляет такую возможность. Что может стать прорывом в изучении этого феномена.

Аппарат будет работать в двух режимах: одиночном и как единый инструмент с наземными телескопами (режим интерферометра). В первом случае предстоит изучать большие космические объекты целиком или их крупные части. Во втором, когда требуется детальное разрешение, чтобы разглядеть небольшие объекты, в "фокусе" аппарата будут, к примеру, "черные дыры" или отдельные звезды.

Чтобы сделать телескоп столь чувствительным и "зрячим", ученым придется решить множество сложнейших научных и инженерных задач.

Прежде всего необходимо создать зеркало диаметром 10 метров, это сразу в три раза больше, чем было у самой крупной космической обсерватории "Гершель". Зеркало будет состоять из 24 лепестков, причем каждый еще из трех долек. Поверхность гигантского зеркала нужно делать с высочайшей точностью, отклонение не более 10 микрон. Но этого мало. Все лепестки и их элементы на орбите должны иметь возможность перемещаться друг относительно друга, чтобы при необходимости корректировать систему телескопа. Но пик сложности аппарата, конечно, система охлаждения зеркала почти до температуры абсолютного нуля - до минус 268 градусов Цельсия. Зачем такие сложности?

- Само зеркало нагревается в лучах Солнца, а значит, излучает тепло, - объясняет Николай Кардашев. - Этот "шум" в тысячи раз сильней сигналов, которые приходят из космоса. Аппарат будет слушать только самого себя. Мы должны поймать излучение "холодных" планет, а также изучать реликтовое излучение, температура которого близка к абсолютному нулю.

Поэтому зеркалу требуется очень глубокое охлаждение. Оно будет закрыто от Солнца щитом из пяти экранов. Но они не смогут довести температуру зеркала до требуемой величины. Это поручено мощной холодильной машине. Она должна охлаждать и зеркало, и всю систему приемников информации. Питать энергией этот холодильник будут солнечные батареи.

Прежде чем попасть на орбиту, телескопу придется пройти испытания стартом. Аппарат уйдет в космос в виде кокона и раскроется после вывода на орбиту. Он будет работать в точке Лагранжа (здесь гравитационные силы уравновешиваются центробежной) на расстоянии 1,5 миллиона километров от Земли. Проект обсерватории разработан в Астрокосмическом центре ФИАН им. Лебедева, головная организация по ее созданию - НПО им. Лавочкина. Сейчас специалисты предприятия "Информационные спутниковые системы им. академика М.Ф. Решетнева" начали собирать опытные образцы и макеты будущей обсерватории. Пуск намечен на начало двадцатых годов.

Научные задачи обсерватории "Миллиметрон"

1. Изучение черных дыр. Чтобы наблюдать эти компактные объекты, нужны приборы с очень высоким угловым разрешением. "Миллиметрон", работая совместно с наземными телескопами в режиме интерферометра, сможет детально исследовать окрестности черных дыр, доказать или опровергнуть их существование.

2. Образование звезд и планет, процессы в межзвездной среде, формирование Солнечной системы, поиск экзопланет во Вселенной. Беспрецедентное угловое разрешение и рекордная чувствительность аппарата позволит исследовать условия в далеких областях звездообразования, наблюдать холодные и небольшие по размеру экзопланеты, которые представляют наибольший интерес для поиска внеземной жизни.

3. Эволюция галактик. "Миллиметрон" сможет увидеть, как образовались самые далекие галактики, появившиеся после Большого Взрыва.

4. Исследование "темной" материи и "скрытой" энергии - главных загадок современной науки. Их природа пока неизвестна. Согласно последним теориям, именно "скрытая" энергия является причиной феноменального явления - ускоренного разбегания Вселенной. "Миллиметрон" за счет высокоточных измерений попробует внести ясность в эти загадки.