Для чего запускают телескопы в космосе. Самые большие телескопы в мире. Насколько это дорого

Есть такой механизм - телескоп. Нужен для чего он? Какие функции выполняет? В чем помогает?

Общая информация

Наблюдение за звёздами было увлекательным занятием ещё с давних времён. Это было не только приятное, но и полезное времяпрепровождение. Первоначально человек мог наблюдать за звёздами только своими глазами. В таких случаях звезды были всего лишь точками на небесном своде. Но в семнадцатом веке был изобретён телескоп. Нужен для чего он был и зачем сейчас применяется? В ясную погоду с его помощью можно наблюдать за тысячами звёзд, внимательно рассматривать месяц или просто наблюдать за глубинами космоса. Но, допустим, человека заинтересовала астрономия. Телескоп поможет ему наблюдать уже за десятками, сотнями тысяч или даже миллионами звёзд. В таком случае всё зависит от мощности используемого прибора. Так, любительские телескопы дают увеличение в несколько сотен раз. Если говорить о научных приборах, то они могут видеть в тысячи и миллионы раз лучше, чем мы.

Виды телескопов

Условно можно выделить две группы:

1. Любительские приборы. Сюда относят телескопы, увеличительная способность которых составляет максимум несколько сотен раз. Хотя существуют и относительно слабые приборы. Так, для наблюдения за небом можно купить даже бюджетные модели со стократным увеличением. Если хотите купить себе такой прибор, то знайте про телескоп - цена на них начинается от 5 тысяч рублей. Поэтому позволить себе заниматься астрономией может практически каждый.
2. Профессионально-научные приборы. Здесь присутствует деление на две подгруппы: оптические и радиолокационные телескопы. Увы, первые обладают определённым, довольно скромным запасом возможностей. К тому же при достижении порога в 250-кратное увеличение из-за атмосферы резко начинает падать качество картинки. В качестве примера можно привести известный телескоп "Хаббл". Он может передавать четкие картинки с увеличением в 5 тысяч раз. Если же пренебречь качеством, то он может улучшать видимость в 24 000! Но настоящее чудо - это радиолокационный телескоп. Нужен для чего он? Ученые с его помощью наблюдают за Галактикой и даже за Вселенной, узнавая про новые звёзды, созвездия, туманности и иные

Что даёт человеку телескоп?

Он является билетом в поистине фантастический мир неизведанных звездных глубин. Даже бюджетные любительские телескопы позволят совершать научные открытия (пускай даже и сделанные ранее одним из профессиональных астрономов). Хотя и обычный человек может многое сделать. Так, было ли известно читателю, что большинство комет открыли именно любители, а не профессионалы? Некоторые люди делают открытие даже не один раз, а много, называя найденные объекты так, как им захочется. Но даже если не удалось найти ничего нового, то каждый человек с телескопом может почувствовать себя значительно ближе к глубинам Вселенной. С его помощью можно любоваться красотами и других планет Солнечной системы.

Если говорить о нашем спутнике, то можно будет внимательно рассмотреть рельеф его поверхности, который будет более живой, объемный и детализированный. Кроме Луны, можно будет полюбоваться и Сатурна, полярной шапкой Марса, мечтая о том, как на нём будут расти яблони, красавицей-Венерой и выпаленным Солнцем Меркурием. Это поистине восхитительное зрелище! С более-менее мощным прибором можно будет наблюдать за переменными и двойными массивными огненными шарами, туманностями и даже ближайшими галактиками. Правда, для обнаружения последних всё же понадобятся определённые навыки. Поэтому нужно будет прикупить не только телескопы, но и учебную литературу.

Верный помощник телескопа

Кроме этого прибора, его владельцу полезен будет ещё один инструмент изучения космоса - карта звездного неба. Это надёжная и верная шпаргалка, помогающая и облегчающая поиск желаемых объектов. Ранее для этого использовались бумажные карты. Но сейчас их успешно заменили электронные варианты. Они значительно удобнее в использовании, нежели печатные карты. Более того, это направление активно развивается, поэтому значительную помощь владельцу телескопа сможет оказать даже… виртуальный планетарий. Благодаря им быстро будет представлено по первому запросу необходимое изображение. Среди дополнительных функций такого программного обеспечения - даже предоставление любой вспомогательной информации, что может быть полезна.

Вот мы и разобрались, что собой представляет телескоп, нужен для чего он и какие возможности предоставляет.

Транзитный космический телескоп (Transiting Exoplanet Survey Satellite, сокращенно TESS) – предстоящая миссия NASA, которая исследует около 200 тыс. звезд, чтобы найти признаки наличия у них экзопланет.

На заметку! Экзопланетами, или внесолнечными планетами, называют планеты, находящиеся за пределами Солнечной системы. Изучение этих небесных объектов долгое время было недоступно исследователям – в отличие от звезд, они слишком малы и тусклы.

Поиску экзопланет, имеющих схожие с Землей условия, NASA посвятила целую программу. Она состоит из трех этапов. Главный исследователь, Джордж Рикер из Института астрофизики и космических исследований им. Кавли, назвал проект «миссией века».

В качестве миссии спутник был предложен в 2006 году. Спонсорами стартапа выступили такие известные компании, как Kavli Foundation, Google, инициативу также поддержал Массачусетский технологический институт.

В 2013 году TESS был включен в программу NASA Explorer. TESS рассчитан на 2 года. Ожидается, что в первый год космический аппарат будет исследовать Южное полушарие, во второй – Северное полушарие.

«TESS предвидит открытие тысяч экзопланет любых размеров, в том числе десятки сопоставимых по размеру с Землей», – говорится в заявлении Массачусетского технологического института (MIT), который возглавляет миссию.

Цели и задачи телескопа

Спутник является продолжением успешной миссии космического телескопа NASA Кепплер, запущенного в 2009 г.
Как и Kepler, TESS будет вести поиск, ориентируясь на изменение яркости звезд. Когда экзопланета проходит перед звездой (так называемый транзит), она отчасти затмевает излучаемый звездой свет.

Эти провалы яркости и могут указывать на то, что вокруг звезды вращаются одна или несколько планет.

Однако, в отличие от Кепплера, новая миссия сосредоточится на звездах, в 100 раз более ярких, отберет наиболее подходящие для детального изучения и определит цели для будущих миссий.

TESS будет сканировать небо, поделенное на 26 секторов площадью 24 на 96 градусов. Мощные камеры на космическом корабле будут фиксировать малейшие изменения в свете звезд в каждом секторе.

Руководитель проекта Рикер отметил, что за время миссии команда рассчитывает открыть несколько тысяч планет. «Эта задача шире, она выходит за рамки обнаружения экзопланет. Изображения с TESS позволят сделать ряд открытий в астрофизике», – добавил он.

Возможности и характеристики

Телескоп TESS по сравнению с предшественником – Кепплером – более совершенен. У них одна цель, оба используют «транзитную» технику поиска, но возможности различны.

Распознавший более двух тысяч экзопланет Кепплер свою основную миссию провел, наблюдая за узким участком неба. TESS имеет область обзора, почти в 20 раз большую, что позволяет ей обнаружить большее количество небесных объектов.

Следующим эстафету в изучении экзопланет примет космический телескоп Джеймс Вебб.

Webb будет сканировать объекты, идентифицированные TESS, более детально – на наличие водяного пара, метана и других атмосферных газов. Его планируют вывести на орбиту в 2019 году. Эта миссия должна стать завершающей.

Оборудование

По данным NASA, на космическом корабле с солнечной батареей находятся четыре широкоугольных оптических телескопа – рефрактора. В каждый из четырёх приборов встроены полупроводниковые камеры с разрешением 67,2 Мп, которые способны работать в спектральном диапазоне от 600 до 1000 нанометров.

Современное оборудование должно обеспечить широкий обзор всего неба. Телескопы будут наблюдать конкретный участок в промежутке от 27 до 351 дня и затем переходить к следующему, последовательно пройдя оба полушария в течение двух лет.

Данные мониторинга будут обрабатываться и храниться на борту спутника в течение трёх месяцев. Аппарат передаст на Землю только те данные, которые могут представлять научный интерес.

Орбита и запуск

Одной из самых сложных задач для команды оказались расчеты уникальной орбиты для космического корабля.

Аппарат запустят на высокую эллиптическую орбиту вокруг Земли – он дважды обогнет Землю за то время, пока Луна пройдет полный круг. Этот тип орбиты наиболее стабилен. Здесь нет космического мусора и сильного излучения, способного вывести спутник из строя. Аппарату будет легко обмениваться данными с наземными службами.

Сроки запуска

Однако есть и минус – такая траектория ограничивает временные возможности запуска: он должен быть синхронизирован с орбитой Луны. У корабля остается небольшое «окно» – с марта по июнь – пропустив этот срок, миссия не сможет выполнить запланированные задачи.

1. Согласно опубликованному бюджету NASA, содержание экзопланетного телескопа в 2018 г. обойдется агентству почти в 27,5 млн долл. при общей стоимости проекта 321 млн долл.
2. Космический аппарат будет вращаться на орбите, которая никогда ранее не использовалась. Эллиптическая орбита, называемая P / 2, составляет ровно половину орбитального периода Луны. Это означает, что TESS будет делать полный оборот вокруг Земли каждые 13,7 дня.
3. За право запустить спутник аэрокосмическая корпорация Илона Маска выдержала серьезную конкуренцию с Boeng. Статистика и NASA оказались на стороне
4. Разработку приборов – от бортовых телескопов до оптических приёмников – профинансировала Google.

Ожидается, что TESS обнаружит тысячи кандидатов на звание экзопланеты. Это поможет астрономам лучше понять структуру планетных систем и дать представление о том, как сформировалась наша Солнечная система.

Получить невозможно. Именно поэтому телескопы и запускают в Космос.

У всех этих устройств разное «зрение». Одни виды телескопов изучают космические объекты в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазоне, другие — в рентгеновском. В этом и кроется причина создания все более совершенных космических систем для глубокого изучения .

Космический телескоп «Хаббл» (Hubble Space Telescope)

Телескоп «Кеплер» (Kepler)

Телескоп «Кеплер» был запущен NASA 6 марта 2009 года. Его специальное предназначение — поиск экзопланет. В задачи телескопа входит наблюдение за яркостью более чем 100 тыс. звезд на протяжении 3,5 лет, в течение которых он должен определить количество планет, подобных , находящихся на пригодном для возникновения жизни расстоянии от своих солнц. Составить подробное описание этих планет и форм их орбит, изучить свойства звезд, обладающих планетарными системами и многое другое. На сегодняшний день «Кеплер» уже выявил пять звездных систем и сотни новых планет, 140 из которых по своим характеристикам похожи на

Откуда посмотреть звезды?

Вполне резонный вопрос – зачем размещать телескопы в Космосе?. Все очень просто – из Космоса лучше видно. На сегодняшний день для изучения Вселенной нужны телескопы с такой разрешающей способностью, которую на Земле получить невозможно. Именно поэтому телескопы и запускают в Космос.

Разные типы зрения

У всех этих устройств разное «зрение». Одни виды телескопов изучают космические объекты в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазоне, другие - в рентгеновском. В этом и кроется причина создания все более совершенных космических систем для глубокого изучения Вселенной.

Hubble Space Telescope

Hubble Space Telescope (HST)
Телескоп «Хаббл» - это целая космическая обсерватория на околоземной орбите. Над его созданием работали NASA и Европейское космическое агентство. Телескоп был запущен на орбиту в 1990 году и на сегодняшний день является самым крупным оптическим устройством, ведущим наблюдение в ближнем инфракрасном и ультрафиолетовом диапазоне.

За время работы на орбите «Хаббл» отправил на Землю более 700 тыс. снимков 22 тыс. разных небесных объектов – планет, звезд, галактик, туманностей. Тысячи астрономов с его помощью вели наблюдения за происходящими во Вселенной процессами. Так, при помощи «Хаббл» было обнаружено множество протопланетных образований вокруг звезд, получены уникальные снимки таких явлений, как полярные сияния на Юпитере, Сатурне и других планетах, очень много другой бесценной информации.

Chandra X-ray Observatory

Chandra X-ray Observatory
Космический телескоп «Чандра» был выведен в Космос 23 июля 1999 года. Его основная задача – наблюдение за рентгеновским излучением, исходящим из космических областей с очень высокой энергией. Такие исследования имеют огромное значение для понимания эволюции Вселенной, а также изучения природы темной энергии - одной из самых больших тайн современной науки. На сегодняшний день в Космос запущены десятки устройств, проводящих исследования в рентгеновском диапазоне, но, тем не менее, «Чандра» остается наиболее мощным и эффективным в этой области.

Spitzer Космический телескоп «Спитцер» запущен NASA 25 августа 2003 года. Его задача – наблюдение за Космосом в инфракрасном диапазоне, в котором можно видеть остывающие звезды, гигантские молекулярные облака. Земная атмосфера поглощает инфракрасное излучение, в связи с этим такие космические объекты практически невозможно наблюдать с Земли.

Kepler Телескоп «Кеплер» был запущен NASA 6 марта 2009 года. Его специальное предназначение - поиск экзопланет. В задачи телескопа входит наблюдение за яркостью более чем 100 тыс. звезд на протяжении 3,5 лет, в течение которых он должен определить количество планет, подобных Земле, находящихся на пригодном для возникновения жизни расстоянии от своих солнц. Составить подробное описание этих планет и форм их орбит, изучить свойства звезд, обладающих планетарными системами и многое другое. На сегодняшний день «Кеплер» уже выявил пять звездных систем и сотни новых планет, 140 из которых по своим характеристикам похожи на Землю.

James Webb Space Telescope

James Webb Space Telescope (JWST)
Предполагается, что когда «Хаббл» отслужит свой срок, его место займет космический телескоп JWST. Он будет оснащен огромным зеркалом диаметром 6,5 м. Его цель – обнаружить первые звезды и галактики, появившиеся в результате Большого взрыва.
И даже трудно представить, что он увидит в Космосе и как это повлияет на нашу жизнь.

Бывший Арзамас-16 (сегодня - Саров), колыбель первой атомной бомбы и он же - Федеральный ядерный центр РФ вновь удивил: ученые Сарова создали рентгеновский супертелескоп для поиска внеземных цивилизаций ART-XC. Он войдет в состав Международной астрофизической обсерватории «Спектр-Рентген -Гамма». Эта обсерватория включает в себя сразу два телескопа. Помимо изделия саровских ученых в состав обсерватории входит и телескоп из Германии с оптикой косого падения eRosita.

Международная астрофизическая обсерватория «Спектр-Рентген-Гамма» должна была подняться в небо еще в 2013 году. Но помешали технические сложности: долго решался вопрос с ракетоносителем. В итоге отказались от помощи Украины. Лед, наконец, тронулся. Обсерватория готовится к запуску в космос.

Мегапроект 21 века

«Проект „Спектр-РГ“ российские ученые начали обсуждать с иностранными партнерами еще в марте 2005 года, - рассказывает доктор технических наук, профессор Игорь Острецов . - Окончательный облик обсерватория приобрела осенью 2008 года, тогда же было выбрано окончательно и положение аппарата - в точке Лагранжа L2 системы Солнце-Земля и зафиксирован приборный состав - два рентгеновских телескопа. Потом было подписано Соглашение между Роскосмосом и германским аэрокосмическим агентством DLR. Основой обсерватории будет платформа „Навигатор“, разработанная в НПО имени Лавочкина».

«Над этим мегапроектом 21 века работали не только учёные ВНИИ экспериментальной физики из Сарова, но и сотрудники Института космических исследований РАН, НПО имени С.А. Лавочкина (Химки), а также ученые (уже упомянутого) Института Макса Планка (Гаршинг), Института астрофизики (Потсдам), - рассказал заместитель директора Института космических исследований РАН, доктор физико-математических наук Михаил Павлинский . - „Спектр-Рентген-Гамма“ впервые сделает полный обзор всего неба с рекордной чувствительностью, угловым и энергетическим разрешением в жёстком диапазоне энергий. Будет открыто около 3 миллионов новых ядер активных галактик и до 100 тысяч новых скоплений галактик. Обсерватория сможет зарегистрировать все существующие во Вселенной крупные скопления галактик».

Обсерваторию планируется вывести в точку Лагранжа L2 в системе «Солнце - Земля» на расстоянии 1,5 миллиона километров от Земли. Оптимальная дата запуска космического аппарата приходится на 25 сентября 2017 года. Перелёт в точку Лагранжа должен занять 100 суток. Программа работы обсерватории рассчитана на 7 лет, из которых первые 4 года займет обзор всего неба. Остальные 3 года планируется выборочное наблюдение на небе.

Обсерваторию намереваются вывести в космос при помощи тяжёлой ракеты-носителя «Протон». Но рассматриваются и другие варианты.

Субнано-технологии

«Проектом предусматривается создание орбитальной астрофизической рентгеновской обсерватории с расширенным в сторону жёстких энергий энергетическим диапазоном, - рассказывает доктор технических наук Дмитрий Литвин . - В течение семилетнего рабочего цикла будет создана карта рентгеновских источников. При этом ожидается открытие нескольких тысяч внегалактических источников. Будут проведены детальные рентгеновские исследования галактических и внегалактических объектов. В результате ожидается существенное расширение экспериментальных данных об эволюции Вселенной, в частности, по широко обсуждаемой проблеме „темной“ материи».

Зеркальная фокусирующая оптика с требуемым уровнем углового разрешения в столь жестком спектральном диапазоне в России создается впервые. В мире такой технологией обладает только NASA. Для обеспечения требуемой отражательной способности поверхность должна быть практически идеальной, так как допустимый размер микронеровностей не должен превышать размер атома. Речь нужно вести уже не о нано, а о субнано-технологии.

Кстати, на начальном этапе велись переговоры о более широком представительстве в проекте с Европейским космическим агентством, а также Центром космических исследований Великобритании. И предусматривалась постановка рентгеновского монитора всего неба, для фиксации появления интенсивных источников в реальном времени, а также спектрометра рентгеновского излучения со сверхвысоким разрешением. По разным причинам ряд приборов в проект не вошел. Германский рентгеновский зеркальный телескоп eROSITA будет использоваться в спектральном диапазоне 0.5−10 кэВ. Относительно небольшая энергия квантов облегчает изготовление зеркальной оптики и позволяет использовать хорошо отработанные кремниевые спектрометры. Соответственно, можно ожидать высокого углового разрешения при достаточной эффективности регистрации и спектральном разрешении. Телескоп позволит расширить и уточнить данные наблюдений предыдущих проектов.

Российский рентгеновский зеркальный телескоп ART-XC рассчитан на энергии квантов 6−30 кэВ. Освоение более жесткого спектрального диапазона российского телескопа усложняет производство оптики и регистрирующей части, но представляет особый интерес в силу ряда причин: повышенная проникающая способность, возможность наблюдать далекие области космоса и заглянуть внутрь сильно поглощающих систем. соответствие спектру излучения наиболее горячих областей Вселенной.

2 миллиарда планет

«Помимо поисков „темной энергии“ „Спектр-РГ“ будет изучать нейтронные и сверхновые звезды, гамма-всплески, - продолжает наш разговор профессор Игорь Острецов. - Полученные данные должны помочь ученым в исследовании загадочной „темной“ энергии. C пониманием природы этого явления станет возможным доказательство существования пятого измерения: привычный мир содержит три пространственных и одно временное измерение».

Анализ сконцентрированных рентгеновских лучей даст ученым информацию о физических процессах и геометрии их источников, которыми могут быть коронально активные звезды, рентгеновские двойные, белые карлики, остатки вспышек сверхновых.

«Внутри черных дыр могут существовать формы жизни, в том числе в виде высокоразвитых цивилизаций, которые в силу разных причин не хотят раскрывать свое местоположение перед „братьями по разуму“, - считает сотрудник Института ядерных исследований РАН Вячеслав Докучаев . - Но проблема заключается в том, что обнаружить эти формы жизни не позволяет так называемый горизонт событий - первичная область черных дыр, где время и пространство сливаются воедино.
По утверждениям ученых-астрофизиков, в Млечном Пути может содержаться около двух миллиардов планет. Такая оценка была сделана по итогам анализа данных, собранных телескопом „Кеплер“».

Третья революция

И сегодня учёные говорят о третьей революции в астрономии и астрофизике. Космическая эра произвела вторую революцию в астрономии и астрофизике после первой - изобретения оптического телескопа Галилео Галилеем в 16 веке. Ученые из Сарова подготовили третью революцию.

Заметим, что работы по созданию супертелескопа начинались трижды, и трижды технологии не позволяли продвинуться вперед. И только во ВНИИ экспериментальной физики в Сарове эта технология была освоена. Орбитальная обсерватория будет производить полный обзор всего неба с рекордными чувствительностью, угловым и энергетическим разрешением. Одним из центральных приборов, с помощью которых будут решаться научные задачи, поставленные перед «Спектр РГ», и будет телескоп, способный вычленять и анализировать слабые рентгеновские сигналы из высокого фонового излучения. Для достижения этой цели были разработаны уникальные концентраторы рентгеновских лучей, основу которых составляет поликапиллярная оптика, изобретенная профессором М. Кумаховым в Институте рентгеновской оптики.
И рентгеновский телескоп, и рентгеновские зеркала отличаются тем, что позволяют смотреть на Вселенную прозрачно, а это дает возможность исследовать ее в совершенно новом качестве. Телескоп поможет исследовать новую физику и новые физические явления космоса. Чувствительность телескопа из Федерального ядерного центра превзойдет все существующие рентгеновские телескопы в 10 раз.

Оба телескопа - и российский, и германский - сегодня находятся в сборочных цехах НПО имени Лавочкина в Химках. Они ждут, когда начнутся стыковки со спутником. В соответствии с Федеральной космической программой запуск космического аппарата планировался на 2013 год, потом на год позже… Есть надежда, что запуск состоится в сентябре 2017 года. Сегодня планируется, что космическая обсерватория «Спектр-РГ» возможно будет выведена на орбиту на «Протоне-М» с разгонным блоком ДМ-3.