Космический телескоп имени Нэнси Грейс Роман наконец-то готов

«Снимки, которые он будет делать, будут настолько большими, что не существует экрана, достаточно большого, чтобы их показать».

21 апреля здесь, в Центре космических полётов имени Годдарда НАСА, я наблюдала, как учёные с гордостью стояли вокруг металлического устройства с высокими оранжевыми солнечными панелями и сверкающим серебристым основанием. Прямо передо мной в стерильно-чистой белой комнате сиял космический телескоп имени Нэнси Грейс Роман — наконец-то, в полной готовности.

«Я очень надеюсь, что самые захватывающие научные открытия, которые принесёт „Роман“, будут связаны с тем, чего мы не ожидали, что мы не могли предсказать, но что поставит новые обширные вопросы, на которые предстоит ответить будущим миссиям», — сказала Джули МакЭнери, старший научный сотрудник проекта «Роман», во время пресс-конференции во вторник.

Названный в честь первой руководительницы астрономического отдела НАСА и первой женщины, занявшей руководящую должность в агентстве, этот космический телескоп должен стать ещё одним ценным инструментом в стремлении человечества понять истинную природу Вселенной. Он встанет в один ряд с другими нашими мощными роботизированными «глазами» в небе — такими знаменитыми инструментами, как космический телескоп Джеймса Уэбба, SPHEREx, космический телескоп «Евклид» и даже старый, но всё ещё впечатляющий «Хаббл». Однако, как и в случае с каждой из этих знаковых обсерваторий, у этой новой есть свои особенности.

Прежде всего, космический телескоп Нэнси Грейс Роман (или «Роман» для краткости), запуск которого теперь запланирован на сентябрь 2026 года — на восемь месяцев раньше графика и с меньшими затратами, чем предполагалось, — способен показать нам уголки космоса, к которым мы ещё не прикасались.

По данным НАСА, диаметр главного зеркала «Романа» составляет около 2,4 метра, что сопоставимо с размером зеркала «Хаббла». Однако «Роман» способен делать снимки участка неба, по меньшей мере, в 100 раз большего, чем «Хаббл».

«Его возможности по съёмке более чем в 1000 раз превосходят возможности „Хаббла“, и он способен охватить в одном кадре в 200 раз большую область неба», — заявил на конференции администратор НАСА Джаред Айзекман. «То, на что у „Хаббла“ ушло бы 2000 лет, „Роман“ сможет сделать за год — снимки, которые он сделает, будут настолько огромными, что не существует экрана, достаточно большого, чтобы их отобразить».

Чтобы представить это в контексте: за примерно 35 лет своей работы «Хаббл» собрал около 400 терабайт данных; как только «Роман» начнёт полноценно функционировать на своей рабочей станции в космосе, он сможет генерировать 500 терабайт данных в год.

Что касается того, что могут содержать эти данные, то возможности практически безграничны. Это типичный «золотой стандарт» для телескопа; как любят говорить учёные, мы всегда надеемся ответить на вопросы, которые даже не думали задавать.

Космические и панорамные снимки

«Роман» специально откалиброван для съёмки изображений Вселенной в видимом и ближнем инфракрасном свете. Разные телескопы наблюдают Вселенную в разных длинах волн света. Например, «Уэбб» специализируется на инфракрасных наблюдениях, в то время как возможности «Хаббла» позволяют ему видеть некоторое количество инфракрасного света, но в основном — видимый и ультрафиолетовый.

Такая диверсификация важна. Представьте, что каждый участок неба состоит из нескольких слоёв. Например, многие чрезвычайно удалённые объекты можно увидеть только в инфракрасном свете — который состоит из сверхдлинных волн, невидимых человеческому глазу, — поэтому для изучения этого слоя нужен инфракрасный телескоп. Но в том же участке неба есть и объекты, видимые в видимом свете, которые необходимо изучить более подробно, и для этого нужен телескоп, который ведёт себя как сверхмощный человеческий глаз. И так далее.

Несколько вещей выделяют «Роман» среди других, в том числе та высокая скорость обработки данных, о которой мы говорили ранее.

По сравнению с «Уэббом» изображения «Романа» — снятые с помощью его широкоугольного инструмента Wide Field Instrument (WFI) — будут в 50 раз шире, но не будут заглядывать так далеко в пространство, поскольку «Роман» не нуждается в доступе к глубокому космосу. Как мы уже обсуждали, он не может видеть инфракрасное излучение, как «Уэбб», и поэтому при наблюдении слишком далёких объектов его возможности будут потрачены впустую.

Если говорить более конкретно, WFI состоит из 300-мегапиксельной камеры для съёмки в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах и бесщелевого спектрометра (специального инструмента, позволяющего учёным фиксировать дисперсию света объектов в поле зрения). Но в этом неглубоком панорамном обзоре есть нечто уникальное.

Это означает, что учёным не нужно особо тщательно выбирать, на какой участок неба им смотреть. Они могут просто проводить обзор и надеяться найти интересную цель, на которую стоит обратить особое внимание. Это даёт телескопу «Роман» возможность улавливать события, происходящие очень быстро, такие как быстрые радиовсплески, и увеличивает шансы учёных стать свидетелями потрясающих сверхновых, столкновений нейтронных звёзд и других явлений, которые легко пропустить, прямо в момент их возникновения.

«Таким образом, мы увидим тысячи сверхновых, и некоторые из них будут находиться дальше, чем любые сверхновые, которые мы когда-либо видели», — сказал Доминик Бенфорд, научный сотрудник программы телескопа «Нэнси Грейс Роман». «Мы проследим историю Вселенной через взрывающиеся звёзды».

Есть также надежда, что «Роман» поможет нам разгадать одну из величайших загадок нашей Вселенной — детали её тёмной стороны.

Тёмная и загадочная Вселенная

Несмотря на многолетние поиски, учёные до сих пор не знают, что именно представляют собой тёмная материя и тёмная энергия. На данный момент мы точно знаем лишь то, что обычной материи во Вселенной, по-видимому, недостаточно, чтобы галактики не разлетелись на части (как если бы на карусели лошадки не были закреплены должным образом), и что Вселенная при этом расширяется с ускорением — гораздо быстрее, чем должна была бы. Первое объясняется через введение загадочного вещества под названием «тёмная материя», которое берёт на себя ту роль, которую не может выполнить обычная материя. Второе — «тёмной энергией», которая движет этим расширением.

Эти два компонента в совокупности составляют 95% материально-энергетического содержания Вселенной, но до сих пор их так и не удалось достоверно обнаружить. И это очень странно.

Конечно, учитывая подобный послужной список, нельзя с уверенностью сказать, раскроет ли «Роман» вдруг, что же на самом деле представляет собой тёмная часть Вселенной, — но если всё пойдёт по плану, можно ожидать, что он значительно приблизит нас к разгадке.

Благодаря прекрасному широкому полю зрения «Роман» сможет быстро снимать огромное количество галактик, создавая подробные трёхмерные панорамы космоса. Таким образом, он сможет показать нам такие вещи, как динамика различных галактик, и отслеживать расширение Вселенной — два основных способа, с помощью которых мы исследуем тёмную материю и тёмную энергию.

«Мы также будем изучать, как сама Вселенная расширялась с течением времени. И именно это станет ключом к раскрытию фундаментальной природы тёмной материи, тёмной энергии и самой структуры Вселенной», — сказал МакЭнери.

И это не говоря уже о том, что другие специальные приборы «Романа» могут дать науке. Например, он оснащён коронографом — инструментом, способным блокировать яркий свет удалённых звёзд и помогающим миссии получать прямые изображения экзопланет. По данным НАСА, коронограф этого телескопа способен обнаруживать планеты, которые в 100 миллионов раз слабее своих звёзд. Эта способность примерно в 100–1000 раз превосходит возможности существующих космических коронографов, поясняет агентство в обзоре.

«Коронограф „Романа“ сможет непосредственно получать изображения отражённого звёздного света от планеты, схожей с Юпитером по размеру, температуре и расстоянию от своей звезды», — говорится в обзоре.

Путь к запуску

Теперь, когда «Роман» готов, ему предстоит пройти следующий этап своего пути. В него входит доставка на космодром — Космический центр имени Кеннеди НАСА во Флориде — и прохождение всех необходимых испытаний, связанных с запуском.

На данный момент с «Романом» уже проведено огромное количество предстартовых испытаний, в ходе которых обсерваторию подвергали воздействию экстремальных звуков, сильнейших вибраций, экстремальной жары и экстремального холода — и многому другому (всё столь же экстремальному). Звучит сурово, но цель состоит в том, чтобы убедиться, что «Роман» сможет выдержать суровые условия запуска и самые экстремальные условия, известные нам: космические.

«В основном остались только заключительные проверки и завершающие работы», — рассказал Джереми С. Перкинс, учёный по интеграции и испытаниям обсерватории «Роман». «Предстоит выполнить множество общих завершающих процедур и убедиться, что мы установили все датчики и сняли те, которые были установлены для тестирования».

Что касается процедур запуска, то как только все аспекты испытаний будут улажены, это сокровище в космос доставит ракета НАСА SpaceX Falcon Heavy. На сегодняшний день было сделано уже 11 запусков Falcon Heavy, и этот аппарат высотой 70 метров показал 100-процентную успешность.

Оказавшись в космосе, после отделения от ракеты, «Роман» направится к стабильной точке, расположенной примерно в 1,6 миллиона километров от Земли, называемой точкой Лагранжа 2, или L2. Это популярное место для наших космических исследователей, поскольку оно позволяет им оставаться защищёнными от солнечного тепла, при этом находясь на орбите таким образом, что центр управления полётами может легко с ними связываться.

Надеемся, что «Уэбб», «Евклид» и остальные члены экипажа L2 примут «Романа» с распростёртыми объятиями (ну или солнечными панелями?).