• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
1 сентября, 18:44
Василий Парфенов
20
7 509

Прямоугольная оптика на космическом телескопе позволит найти все похожие на Землю близкие экзопланеты

❋ 3.6

В астрономии размер имеет большое значение: от диаметра главного зеркала телескопа напрямую зависит его разрешающая способность. Если на Земле габариты научных инструментов ограничены скорее бюджетами их строителей, то для космических телескопов мы достигли технологического предела. Что-то сложнее и крупнее «Джеймса Уэбба» построить фактически невозможно, по крайней мере, в ближайшие десятилетия. А для получения прямых изображений землеподобных экзопланет нужно зеркало в 10 раз крупнее. Но американские инженеры и астрономы нашли любопытное геометрическое решение этой проблемы.

Прямоугольная оптика для космического телескопа
Концепт телескопа с прямоугольным главным зеркалом. Фактически — «Джеймс Уэбб» (JWST) с другой оптикой / © The case for a rectangular format space telescope for finding exoplanets, H. J. Newberg et al.

Идея заключается в том, чтобы поместить на космическом телескопе не целое зеркало диаметром 20 с лишним метров, а лишь его средний сегмент от края до края. Получается полоса, длина которой равна нужному для требуемой разрешающей способности диаметру главного зеркала, а ширина — во много раз меньше.

Да, у такой оптической системы будет немало ограничений, она будет дольше собирать свет для формирования изображения каждого объекта исследований. Однако это реалистичная конструкция, которую можно вывести в космос и развернуть там, используя современные технологии. Она способна стать основой для следующей «великой обсерватории NASA» — Habitable Worlds Observatory (HWO, «Обсерватория обитаемых миров»), миссии по обнаружению планет, на которых прямо сейчас возможна жизнь.

Физики и астрономы из Политехнического института Ренсселера (США) в сотрудничестве с NASA изучили и проверили эту концепцию в симуляции со всех сторон. В качестве первичного ограничения они выбрали дистанцию в 10 парсек (примерно 32 световых года) — максимальное расстояние, на которое может отправиться исследовательская миссия и прислать результаты наблюдений обратно в обозримые исторические сроки. Чтобы выбрать цели такой миссии, нужно дистанционно проверить все землеподобные экзопланеты в зонах обитаемости солнцеподобных звезд, находящихся на таком удалении от Земли. Для этого необходим инструмент, способный различить их в инфракрасном диапазоне, на длине волны в 10 микрометров.

Почему землеподобных? Единственное место во Вселенной, где гарантированно есть жизнь, — Земля. Так что похожие на нее небесные тела в приоритете во время поиска жизнепригодных экзопланет. Аналогичная логика применима при выборе звезд, около которых в первую очередь стоит искать жизнь, — желтые карлики обладают неизменными характеристиками достаточно долго, чтобы гарантировать стабильные условия на планетах в своих системах. Ну а длина волны выбрана сразу по нескольким причинам:

  • именно в этом участке ИК-диапазона землеподобные планеты излучают больше всего;
  • их яркость на 10 микрометрах всего на шесть порядков меньше, чем звезды (в видимом — на 10);
  • вдобавок в этом диапазоне можно получить данные о наличии воды и озона в атмосфере экзопланеты.

То есть необходим космический телескоп с зеркалом диаметром 20-21 метра. Напомним, у «Джеймса Уэбба» главное зеркало имеет диаметр всего 6,5 метра и состоит из 18 шестигранных сегментов, расположенных на трех створках, которые при запуске были сложены. Увеличить его в 10 раз невозможно. Но если использовать только полосу, задача становится решаемой. Правда, телескоп с прямоугольным главным зеркалом сможет различить объекты, только если они расположены на линии, параллельной длинной стороне этого зеркала. Для получения полноценного набора данных обо всех окружающих нас звездных системах придется провести съемку под разными углами (минимум дважды).

Жизнеспособность «прямоугольного» космического телескопа его авторы проверили, смоделировав Вселенную в радиусе 40 световых лет от Земли. За год наблюдений он нашел 11 потенциально обитаемых экзопланет, а за 3,5 года — 27, что уже больше целевого показателя HWO. При этом технологически обсерватория с прямоугольным главным зеркалом сравнима с «Джеймсом Уэббом», а при запуске может уместиться под обтекатель Falcon Heavy или Falcon 9.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
mostly harmless Есть телега: https://t.me/tempest_exults
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
17 октября, 22:00
Любовь С.

В густой оранжевой дымке Титана, где температура опускается до минус 180 градусов Цельсия, происходят невозможные по земным меркам химические реакции: молекула циановодорода (HCN), рожденная в атмосфере из азота, метана и этана, могла сформировать кристаллы, объединяющие вещества противоположной природы.

18 октября, 11:06
Evgenia Vavilova

Число несущих их клеток не просто увеличивается, механизм отбора связан с эволюционным преимуществом половых клеток. Узнать об этом помог улучшенный метод секвенирования ДНК.

16 октября, 13:40
Игорь Байдов

Ученые обнаружили хорошо сохранившиеся кисти рук парантропа Бойса — представителя рода, обитавшего в Восточной Африке примерно от 2,3 до 1,2 миллиона лет назад. Анализ останков показал, что его руки были мощные, как у современной гориллы, но при этом способными к тонкой работе. Открытие, вероятно, заставит научный мир пересмотреть роль этого вида в эволюции.

13 октября, 11:10
Илья Гриднев

Согласно новой гипотезе, сознание возникает не только из-за активности нейронов, но и благодаря физическим процессам — электромагнитным полям от движения жидкости в мозге. Эта модель, как и ее предшественники, пока носит теоретический характер, но предлагает нестандартный взгляд на проблему синхронизации работы разных отделов мозга.

15 октября, 15:34
Адель Романова

Еще до официального открытия объект 3I/ATLAS попадал в поле зрения обсерваторий, и недавно эту межзвездную комету рассмотрели на архивных изображениях с космического телескопа TESS. На этих снимках у нее не оказалось комы. Тем не менее астрономы уверены, что комета должна была быть активной уже тогда.

13 октября, 19:23
Адель Романова

Недавно опубликованный план терраформирования Красной планеты предусматривает насыщение ее воздуха кислородом на 99%. При этом атмосферное давление должно будет стать примерно таким, как на высоте около 13-14 километров над Землей. Специалисты считают, что в такой среде можно дышать. Более того, у них есть конкретный план по достижению этой цели.

20 сентября, 08:52
Александр Березин

Посадка, включая выгорание куска степи, прошла штатно, но часть грызунов на борту погибли. Правда, погубила их не повышенная космическая радиация полярной орбиты, влияние которой на млекопитающих планировали выявить в миссии, а более банальные причины.

13 октября, 11:10
Илья Гриднев

Согласно новой гипотезе, сознание возникает не только из-за активности нейронов, но и благодаря физическим процессам — электромагнитным полям от движения жидкости в мозге. Эта модель, как и ее предшественники, пока носит теоретический характер, но предлагает нестандартный взгляд на проблему синхронизации работы разных отделов мозга.

26 сентября, 11:41
ИИМК РАН

Археологи Института истории материальной культуры РАН (ИИМК РАН), при поддержке фонда «История отечества» в ходе раскопок обнаружили на всемирно известной стоянке каменного века Костенки-17 в Воронежской области редчайшие украшения из зубов песца и окаменелой раковины, а также уникальный для этого времени нуклеус из бивня мамонта для снятия заготовок.

[miniorange_social_login]

Комментарии

20 Комментариев
Маск "допилит" starship и в теории с его помощью можно будет выводить телескопы аналогичные "Джеймсу Уэббу" по размерам даже в развернутом виде. (диаметр старшипа около 9 метров, на низкую орбиту может вывести до 150 тонн). Если будет грузовая версия (с полностью раскрывающимся грузовым отсеком) там можно разместить телескоп раскрывающийся по принципу JWSF длинной до 20 метров с диаметром каждого сегмента зеркала до 4 метров. Как вариант (для телескопа с диаметром зеркала более 20 метров) возможно выведение на околоземную орбиту фрагментами, и сборка основного зеркала уже на орбите, а затем уже отправка всей конструкции своим ходом в нужную точку пространства. Думаю разработать каркас с возможностью относительно простой установки фрагментов зеркала на орбите - не такая уж и непосильная задача). С учетом времени строительства JWST (более 20 лет) - когда будет готов новый телескоп - старшип уже будет эксплуатироваться в промышленных масштабах. Да, дело не одного года, но принципиально нерешаемых технологических проблем для решения такой задачи (при должном финансировании) нет.
aRTUR Ko
02.09.2025
-
0
+
А если еще получится эту махину вращать вокруг оптической оси)..
Ну обнаружим схожие планеты и что? Если трезво мыслить, то достичь их всё равно нереально. Хотя в глубине души и фантазиях хотелось бы. 😏
-
0
+
Ну, такое решение часто используют так то. Те же антенны для обзорных локаторов - узкие полоски, волноводно-щелевые антенны. Или для спутникового ТВ самые простые - вырез 1/4 сегмента параболы.
Два "Джеймса уэба" с разнесенной базой на сотню метров не лучше будут?
    -
    0
    +
    Дмитрий, это же оптический диапазон, а не допустим, метровых волн, что такая база нужна.
    +
      ещё комментарии
      -
      1
      +
      Такая база, безусловно, нужна, и работает точно также как и в метровом диапазоне - увеличивает разрешающую способность. С зеркалом в сотню метров можно будет увидеть уже моря и континенты. Но для этого точность позиционирования двух зеркал должна быть - доли длинны волны, что для метрового диапазона нормально, а для оптики это микроны и совершенно нереально. Тем более с двумя свободно висящими JWST.
        Александр, насчет "не реально" это вы погорячились. В обсерватории Кека как то это практикуют с 2001 года и прямых фоток экзопланет в интернете то же полно. Это пока не реально с базой в тысячи километров, но пару сотен на сегодняшний день вполне достижимо и реализовано в железе.
          -
          0
          +
          Если для вас два многотысячетонных телескопа прикрученные к горе, это тоже самое, что два JWST болтающихся в космосе под действием солнечного ветра и гравитации каждого пролетающего булыжника, одно и тоже, то что уж тут поделать. Продолжайте самообразование. Погуглите с какую точность обеспечивают автоматические системы стыковки.
      Питон, глупость написали, попробуйте загуглить "критерий Рэлея"
    Shelove517
    02.09.2025
    -
    2
    +
    Дмитрий, Лучше. Но сейчас пока что, как я понимаю, не реализуемо, нужна пока что недоступно высокая точность позиционирования. Но на нашем веку, думаю, космический интерферометр сделают, может лет через 40.
    +
      ещё комментарии
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Закрыть
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно