Уже этой осенью в путешествие отправится крупнейший из созданных человеком космических телескопов — JWST. Он не только сменит на «посту» стремительно устаревающего «Хаббла», но и существенно раздвинет границы нашего понимания Вселенной. Американские астрономы с помощью моделирования показали, насколько быстро этот научный инструмент сможет обнаружить биосигнатуры в атмосферах планет у других звезд.
JWST в чистой комнате Northrop Grumman. В феврале телескоп начали готовить к отправке во Французскую Гвиану, где ему предстоит занять свое место под обтекателем ракеты-носителя Ariane 5. Запуск предварительно назначен на 31 октября ©Chris Gunn, NASA
Научная работа с описанием этих расчетов будет представлена на следующей неделе, в рамках Апрельской встречи Американского физического общества (APS). Текст статьи пока не опубликован, но доступно краткое содержание доклада, который проведет аспирантка Университета штата Огайо Каприс Филлипс (Caprice Phillips). Она же выступила ведущим автором работы.
По подсчетам Филлипс, чтобы провести наблюдения достаточной точности, космическому телескопу Джеймса Уэбба (JWST) потребуется десять орбит. Учитывая, что его планируемая гало-орбита вокруг точки Лагранжа L2 системы Солнце-Земля имеет период около шести месяцев, получается срок в пять лет. Но за столь ограниченным числом объектов такому важному инструменту никто не даст спокойно наблюдать, поэтому время сбора необходимых данных можно смело увеличивать вдвое.
Чтобы проверить, как долго человечеству осталось до обнаружения признаков жизни в других звездных системах, Филлипс использовала моделирование. С помощью специального набора программного обеспечения она симулировала наблюдение семи мини-нептунов (газовых карликов, gas dwarf planets) тремя спектрометрами JWST. В модели учитывали самые разные тонкости: облачность планет, содержание искомых газов в атмосферах объектов изучения и особенности их смешивания, а также относительную молекулярную массу биомаркеров.
Целью поиска телескопа назван аммиак, поскольку он считается наиболее вероятным потенциальным признаком жизни. А мини-нептуны взяли в качестве удобного примера планет, в атмосферах которых, по представлению астрономов, возможна примитивная жизнь. При этом они отсутствуют в Солнечной системе, так что их наблюдения принесут много новых данных. Наконец, это едва ли не самый малый класс планет около других звезд, которые можно различить оптическим телескопом, пусть даже и таким мощным, как JWST.
Со стороны может показаться, что такие статьи сильно напоминают «дележ шкуры еще не убитого медведя»: астрономы пытаются предугадать, что же они смогут увидеть еще не запущенным аппаратом. Но на деле подобные работы важны для планирования программы исследований. Доступное время наблюдений наземных телескопов расписано на годы вперед, что уж говорить об уникальных космических научных инструментах. Поэтому, чтобы попасть в список счастливчиков, которые получают именно им нужные данные, ценность этих наблюдений желательно обосновать заранее.
Да и рассчитывать, что каждый космический аппарат прослужит так же долго, как «Хаббл», — опрометчиво. Тем более что «Джеймс Уэбб» имеет конструктивные особенности, сильно ограничивающие его максимальный срок эксплуатации. Телескоп расположится на неустойчивой гало-орбите вокруг точки Лагранжа L2 системы Земля-Солнце, в полутора миллионах километров от планеты. Чтобы ее поддерживать, ему придется регулярно включать двигатели коррекции. К тому же для повышения разрешающей способности инфракрасных спектрометров их нужно охлаждать до температуры, которая всего на шесть градусов выше абсолютного нуля, сжиженным гелием. А его запасы не бесконечны.
Комментарии
Если бы директором НАСА в 1996 году был я, то в первую очередь потребовал бы от конструкторов "Джеймса Уэбба" обеспечить возможность дозаправки и ремонтопригодность такого дорогого аппарата... Но, увы, как Василий Иванович, "языков я не знаю"...
И очень жаль что вы до сих пор не директор НАСА и не президент Америки.
Ммммм, заманчиво, еще пару ярдов в проект, почему бы и нет
Пару млрд только на самом телескопе можно было бы накрутить, да еще минимум с десяток млрд на разработке танкера и корабля для ремонтников...
И вообще, будь я директором НАСА, я бы все АМС и прочие космические штучки заказывал бы в двойном-тройном комплекте. Как удобно: грохнули на старте аппаратик, а у нас в загашнике еще один есть; коли старт прошел удачно и на должную орбиту вывели (на планету посадили), так второй экземпляр можно и в другое место направить...
Например, дублер "Джеймса Уэбба" и в другой точке Лагранжа пригодился бы (хотя там таких параметров чувствительности, конечно, добиться было бы невозможно из-за большего нагрева конструкций)... Но представляете -- космический бинокль с расстоянием между оптическими осями в одну а. е.?!... Стерео фото всех планет можно делать (разве что кроме Венеры и Меркурия. :-)
Стереофото и так будут, Хаббл никто не списывал со счетов. Планы снимать планеты Солнечной системы сразу с двух этих телескопов буквально недавно обсуждались.
На танкеры и ремонтники никто не будет ярды тратить, если серьезно говорить. Буквально в прошлом месяце (или даже в этом, не помню) Пентагон отгрузил небольшой контракт частникам, которые подобные технологии разрабатывают. Там совсем скромно, меньше 100 миллионов вроде на несколько лет. Ещё локхид обработают продление срока службы спутника скоро. Ну а через пять-десять лет работы Уэбба и к нему отправят что-нибудь, если он совсем не сдохнет к тому времени.
Идея делать по два аппарата — классная, но это ЧУТЬ-ЧУТЬ ДОРОГОВАТО. Раньше часто так спутники делали (в 80-е и 90-е), но потом надёжность ракет сильно выросла. Для телескопов не знаю, но вот АМС, которые JPL разрабатывают, почти все имеют наземные дубли. Не полноценные (части инструментов нет), но для безопасной отработки команд достаточно
Идея хорошая, я так давно делаю, правда, на своем уровне.
Если куплю вещь и пойму, что она неплохая, то обязательно через 1-2 мес опробования покупаю еще одну такую же - "в запас".
Потому что если так не сделать, то следующая модель, когда пойдешь в магазин, скорее всего, будет хуже, и работать будет меньше.