Дозор окончен: почему NASA отключает орбитальный телескоп, выслеживающий опасные астероиды

Инфракрасный телескоп NEOWISE завершает работу 31 июля 2024 года. Последние 10 лет он сканировал небо в поисках околоземных астероидов и комет и собрал богатый улов. Но наследие этого инструмента гораздо обширнее: он многое рассказал об огромных черных дырах, зарождающихся планетах, неудавшихся звездах.

Космическая мудрость

Окончивший свою миссию телескоп был запущен 14 декабря 2009 года и тогда назывался WISE. Это слово, означающее «мудрый» или «сведущий», — аббревиатура от словосочетания Wide-field Infrared Survey Explorer, что можно перевести как «Широкоугольный телескоп для инфракрасного обзора». В NASA обожают подобные языковые игры.

Первое ключевое слово здесь — «инфракрасный». Во Вселенной множество объектов, слишком холодных, чтобы светиться, но испускающих невидимые глазу инфракрасные волны. Это астероиды, кометы, коричневые карлики и так далее. Кроме того, свет самых далеких галактик по пути к Земле превращается в инфракрасные волны из-за расширения Вселенной.

Телескоп «Джеймс Уэбб», запущенный в конце 2021 года, тоже инфракрасный. Он намного превосходит WISE и по чувствительности, и по разрешающей способности. Значит ли это, что собранные WISE данные устарели и его наследие должно уйти в историю вместе с ним?

Разумеется, нет. Об этом говорит второе важное слово — «широкоугольный». И WISE, и «Уэбб» — инструменты общего назначения, наблюдающие все, что попадет в объектив. Но задача «Уэбба», образно говоря, — изучать деревья, а с помощью WISE мы увидели лес.

За свои превосходные характеристики «Уэбб» расплачивается крайне узким полем зрения. Например, нашумевшее первое глубокое поле «Уэбба», содержащее скопление галактик SMACS 0723, имеет размер… 2,4 угловой минуты. Под таким углом мы видим песчинку на расстоянии вытянутой руки. Чтобы обозреть всю небесную сферу, «Уэббу» понадобилось бы несколько столетий. Поэтому его старательно наводят на самые интересные объекты.

У WISE, напротив, поле зрение было огромным. За два года работы он дважды просканировал все небо. Чувствительность WISE по «уэббовским» меркам была скромной, но и по сей день остается лучшей, чем в любом другом инфракрасном обзоре всего неба.

Улов получился богатым: WISE обнаружил 750 миллионов объектов. В их числе — десятки миллионов сверхмассивных черных дыр в центрах галактик. Кроме того, телескоп помог открыть множество газопылевых дисков вокруг молодых звезд, где на наших глазах рождаются планеты. К слову, каждый желающий может помочь ученым опознавать такие диски на полученных WISE изображениях, присоединившись к проекту Disk Detective. На счету телескопа — множество коричневых карликов, то есть трудноуловимых «неудавшихся звезд». С помощью WISE были открыты коричневые карлики с температурой ниже чем у человеческого тела.

Достижения WISE можно перечислять еще долго. Ученые продолжают разбирать архивы миссии, делать открытия и выбирать из них интересные объекты для того же «Уэбба». Но у космического аппарата была ахиллесова пята — охладитель зеркала.

Зеркало телескопа должно быть очень холодным, чтобы слабые инфракрасные волны из далекого космоса не тонули в собственном тепловом «свечении» телескопа. Даже минус 200 градусов Цельсия — уже слишком тепло. Запас охладителя был рассчитан на два года, и 17 февраля 2011 года аппарат перевели в режим гибернации.

Реинкарнация мудреца

Ученые вывели телескоп из спячки 13 декабря 2013 года. Ему придумали новую задачу и новое название. NEOWISE прозрачно читается как «новый WISE», но означает Near-Earth Object Wide-field Infrared Survey Explorer, то есть «Широкоугольный телескоп для инфракрасного обзора околоземных объектов». Новой целью инструмента стали ближайшие астероиды и кометы. Они достаточно яркие в инфракрасном диапазоне, чтобы наблюдать их даже без охлаждения зеркала.

С момента «реинкарнации» телескоп просканировал все небо более 20 раз. NEOWISE сделал 1,45 миллиона инфракрасных снимков примерно 44 000 объектов Солнечной системы. Среди них — более 1500 околоземных астероидов и почти 300 комет.

Телескоп обнаружил 215 новых объектов. В их числе — 25 комет, среди которых и знаменитая комета C/2020 F3 NEOWISE, украсившая вечернее небо в 2020 году. Наблюдения уже известных астрономам небесных тел тоже имели смысл. Благодаря NEOWISE ученые уточнили орбиты многих астероидов, для 1850 объектов — размер, для некоторых — состав.

Телескоп хорошо делал свою работу. Слабым местом оказалась высота орбиты примерно 500 километров. Низкая орбита — это хорошо для передачи данных на Землю, но плохо для устойчивости. На такой высоте все еще присутствуют остатки атмосферы, постепенно тормозящие аппарат. Теряя скорость, он снижается и на новой высоте тормозится еще сильнее. Особенно опасна для низкоорбитальных спутников солнечная активность. Извергаемые Солнцем облака плазмы нагревают верхние слои земной атмосферы. Газовая оболочка планеты расширяется и окатывает спутники. Сейчас Солнце в максимуме 11-летнего цикла активности, и специалисты полагают, что NEOWISE его не переживет. Скоро он опустится до высоты, на которой не сможет продолжать работу, а в итоге сгорит в атмосфере.

Но отработавшему свое ветерану уже готовится более чем достойная смена.

Стражи неба

NEOWISE играл важную роль в Программе наблюдения за околоземными объектами NASA (Near-Earth Object Observations Program, или NEOO). Она призвана отслеживать сближающиеся с Землей объекты размером от 140 метров. Это в 3,5 раза больше тела, вызвавшего челябинское событие. Удар 140-метрового астероида не грозит глобальным катаклизмом, но может привести к жертвам и разрушениям на месте падения.

В 2005 году конгресс США принял закон, обязывающий NASA отследить не менее 90 процентов околоземных объектов такого размера. По оценкам экспертов, пока удалось обнаружить всего около 40% от их общего числа. Правда, еще в 2010 году было переписано 90 процентов всех околоземных объектов размером более километра. Но мелких астероидов намного больше, чем крупных, а наблюдать их труднее.

Хотя в программе NEOO задействованы и наземные оптические телескопы, орбитальный инфракрасный инструмент заменить трудно. Астероиды излучают больше инфракрасных волн, чем отражают солнечного света. Завершение миссии NEOWISE — большой удар по программе.

Эстафетную палочку уже готовится подхватить NEO Surveyor (Near-Earth Object Surveyor, или «Обозреватель околоземных объектов»). В отличие от NEOWISE, новый инфракрасный телескоп с самого начала предназначен для наблюдения комет и астероидов. Под эту задачу оптимизировали и «железо», и стратегию наблюдений.

Запуск NEO Surveyor намечен на 2027 год. В NASA рассчитывают, что за пять лет работы он «перепишет» две трети околоземных объектов размером от 140 метров. Чувствительности телескопа хватит для поиска даже самых темных астероидов. Инструмент будет собирать достаточно данных, чтобы сразу вычислить орбиту небесного тела. Поэтому, однажды обнаружив астероид, астрономы уже не потеряют его. Кроме того, NEO Surveyor будет оценивать размер, состав, форму и даже скорость вращения астероидов вокруг своей оси.

Эпоха космографических открытий

Многие специалисты скептически относятся к астероидной угрозе. Тела размером 150 метров падают на нашу планету примерно раз в 10 000 лет, более крупные — еще реже. При этом падение в густонаселенный район крайне маловероятно. Более 90% поверхности Земли покрывают океаны, пустыни и прочие безлюдные ландшафты. Ради спасения человеческих жизней куда важнее развивать медицину и бороться с бедностью.

Однако космос стоит исследовать не только ради защиты от гипотетических угроз. Составить как можно более полный перечень околоземных объектов — это интересная научная задача. Когда-то белые пятна на картах закрашивали географы, а теперь — астрономы. У нас все еще нет исчерпывающей карты даже ближайших окрестностей Земли, и очень хочется ее получить. Если при этом мы еще почувствуем себя в большей безопасности, тем лучше.