«Нэнси Грейс Роман» готов к запуску: NASA раскрыло детали устройства новейшей обсерватории

В отличие от телескопа «Джеймс Уэбб», который пожертвовал широким полем зрения ради возможности детально изучать небольшие участки неба, «Нэнси Грейс Роман» создавался с расчетом прежде всего на масштабные обзоры. Его поле зрения в 100 раз шире, чем у «Хаббла». Это означает, что всего за пять лет основной миссии «Нэнси Грейс Роман» сможет охватить более чем в 50 раз большую область неба, чем «Хаббл» исследовал за первые 30 лет работы.

Благодаря столь широкому охвату «Нэнси Грейс Роман», как ожидается, нанесет на карту около 20 миллиардов звезд, измерит излучение более миллиарда галактик и может обнаружить до 200 тысяч новых экзопланет.

Инструменты, которые позволят выполнить эту грандиозную программу, спрятаны внутри обсерватории, внешне удивительно напоминающей зависший в воздухе вертолет. В передней части, похожей на нос, расположен телескоп, по бокам раскрываются плоские солнечные панели, а сверху находится антенна. Такое сходство оказывается удобной подсказкой для понимания основных компонентов «Нэнси Грейс Роман».

Подобно тому как в носовой части вертолета размещаются важнейшие приборы навигации и наблюдения, передняя часть «Нэнси Грейс Роман» отведена телескопу. Он собирает свет далеких звезд и направляет его на расположенные позади научные инструменты.

Главный элемент телескопа — основное зеркало диаметром 2,4 метра, то есть такого же размера, как у «Хаббл». Перед ним расположено вторичное зеркало диаметром чуть более 0,5 метра. Оба зеркала будут поддерживаться в холодном состоянии — примерно при −7°C. Это необходимо, чтобы тепло от самого телескопа не мешало наблюдениям.

Оптимальные условия для работы оптики обеспечивает и специальная выдвижная крышка апертуры — Deployable Aperture Cover (DAC). Она расположена в самой передней части «Нэнси Грейс Роман» и напоминает большой защитный козырек. После выхода обсерватории на рабочую орбиту крышка откроется, блокируя рассеянный свет, который мог бы попасть внутрь корпуса телескопа, и защищая чувствительную оптику на протяжении всей миссии.

Солнечные панели

Плоские панели, вытянутые по обе стороны корпуса телескопа, действительно напоминают крылья вертолета — с той лишь разницей, что предназначены они не для создания подъемной силы, а для выработки энергии.

Система Solar Array Sun Shield (SASS) состоит из шести солнечных панелей. Две из них закреплены на корпусе аппарата, а еще четыре раскроются уже после выхода «Нэнси Грейс Роман» в космос.

Панели будут ориентированы на Солнце и обеспечат обсерваторию необходимой электроэнергией. Одновременно они будут создавать тень для значительной части космического аппарата, помогая поддерживать низкую температуру, необходимую для работы чувствительных научных приборов.

Широкоугольный инструмент

Главным рабочим инструментом миссии станет Wide Field Instrument, или WFI. По сути, это огромная инфракрасная камера с такой чувствительностью и разрешением, что каждый ее снимок будет охватывать участок неба, превышающий по площади видимый с Земли полный лунный диск. Такие возможности обеспечивает мозаика из 18 детекторов, расположенных дугой. Каждый из них содержит более 16 миллионов пикселей. Они улавливают свет астрономических объектов и преобразуют его в электрические сигналы, из которых затем формируются изображения. Поскольку каждый кадр будет охватывать огромную область неба, ученые ожидают, что практически любой снимок «Нэнси Грейс Роман» окажется буквально насыщен научными данными.

Полученная информация поможет исследователям лучше понять строение планетных систем у других звезд, а также выяснить, как материя распределена во Вселенной и как менялась ее структура. Эти наблюдения могут дать новые подсказки к разгадке природы одной из главных космологических загадок — темной энергии.

Коронаграф

Коронаграф, получивший неофициальное название «Звездные очки», предназначен для подавления ослепительного света звезд, чтобы на их фоне можно было увидеть обращающиеся вокруг планеты — в том числе значительно более тусклые, чем те, которые удается наблюдать современными телескопами.

В основе инструмента лежат два деформируемых зеркала, оснащенных тысячами миниатюрных приводов. Когда свет звезды проходит через телескоп, эти приводы в реальном времени слегка изменяют форму зеркал, компенсируя оптические искажения с точностью, меньшей диаметра нити ДНК.

Одновременно со зеркалами работают специальные маски. Они подавляют эффекты дифракции света на внутренних краях оптической системы. В результате яркость звезды значительно снижается, тогда как часть гораздо более слабого света планеты, обращающейся вокруг нее, продолжает проходить через систему.

Ожидается, что благодаря этой технологии «Нэнси Грейс Роман» сможет напрямую получать изображения планет размером с Юпитер, обращающихся вокруг звезд, подобных Солнцу. Кроме того, телескоп сможет делать детальные снимки молодых планетных систем, которые все еще окружены пылевыми дисками, где продолжается формирование планет.

Есть у коронаграфа и еще одна важная задача: он станет своеобразным испытательным полигоном для технологий будущих космических миссий, в том числе планируемой NASA обсерватории Habitable Worlds Observatory. Ее главная цель — непосредственно наблюдать похожие на Землю планеты у ближайших звезд и искать признаки потенциально пригодных для жизни миров.

Антенна высокого усиления

Роль «ротора вертолета» у «Нэнси Грейс Роман» выполняет расположенная сверху спутниковая антенна. Тарелка диаметром около 1,8 метра — антенна высокого усиления (High-Gain Antenna, HGA) — станет основным каналом связи обсерватории с Землей. Она будет передавать на Землю как обычную служебную информацию о состоянии космического аппарата, так и огромные объемы научных данных. Максимальная скорость передачи информации составит до 500 мегабит в секунду.

Моторизованные поворотные механизмы позволят антенне менять направление и удерживать связь с наземными станциями даже тогда, когда «Нэнси Грейс Роман»  будет поворачиваться, исследуя различные участки неба. Это необходимо, чтобы собранные телескопом колоссальные объемы информации можно было своевременно передавать на Землю.

Если все пойдет по плану, после прибытия обсерватории к рабочей позиции — второй точке Лагранжа (L2) — все эти системы вместе обеспечат обсерватории сочетание огромного поля обзора и высокой точности.

«Нэнси Грейс Роман» предстоит масштабное исследование Вселенной: от картографирования миллиардов галактик до поиска далеких планет и изучения одной из величайших загадок современной космологии — природы темной энергии.

Закладка

Скопировать ссылку

Email

Печать

Twitter

VK

Telegram