|
Создание гигантского интерферометра на Луне
|
|
|
|
Что находится на звезде и внутри нее? Что происходит в активном ядре галактики? Ответить на эти вопросы и есть цель предлагаемого гигантского интерферометра на Луне. Он называется Artemis-enabled Stellar Imager (AeSI) и будет оснащен серией из 15-30 оптических телескопов, чувствительных к ультрафиолетовому излучению, в виде эллиптической решетки длиной 1 км по всей поверхности Луны.
|
|
|
|
Американская команда ученых и инженеров под руководством доктора Кеннета Карпентера из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА, работающая в сотрудничестве с Центром интегрированного проектирования Годдарда, завершила 9-месячное технико-экономическое обоснование проекта AeSI и опубликовала его результаты.
|
|
|
|
В основе AeSI лежит более ранняя концепция свободно летающего ультрафиолетового/оптического космического интерферометра под названием Stellar Imager (SI). По словам Карпентера, они наблюдали за устойчивым прогрессом, достигнутым в рамках кампании НАСА Artemis по созданию среды обитания и вспомогательной инфраструктуры на поверхности Луны. Идея создания объекта на Луне стала казаться гораздо более осуществимой и конкурентоспособной с появлением free-flyer.
|
|
|
|
"Таким образом, мы предложили программе NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) разработать вариант концепции SI под названием Artemis-enabled Stellar Imager (AeSI), который потенциально может быть создан, развернут, эксплуатироваться и обслуживаться в сотрудничестве с кампанией Artemis", - сказал он.
|
|
|
|
|
|
|
Возможности Artemis и интерферометр
|
|
|
|
Планируемое НАСА возвращение на Луну с помощью миссии Artemis дает астрономам возможность использовать интерферометр и другие телескопы. Это позволило бы использовать преимущества среды, поддерживаемой инфраструктурой Artemis, и избавиться от некоторых ограничений, с которыми могут столкнуться наземные или космические системы наблюдения.
|
|
|
|
Исследование направлено на достижение ряда научных целей. В исследовательском документе говорится: "Эта миссия позволит осуществить революцию в науке, в том числе: получить изображения поверхностей близлежащих (~4 тыс. лет назад) звезд солнечного типа и более удаленных (>2 тыс. лет назад) сверхгигантов для изучения магнитной активности (полосы, звездные пятна, конвекция), получить изображения аккреционных дисков вокруг зарождающихся звезд и разрешить области вокруг центральных двигателей активных галактических ядер (AGN)." Отчет опубликован на сервере препринтов arXiv.
|
|
|
|
Визуализация поверхности звезд дает ключ к пониманию того, что происходит глубоко внутри них. Если эти звезды похожи на Солнце (то есть относятся к звездам главной последовательности), это даст более глубокое представление о том, что делает ближайшая к нам звезда. По словам Карпентера, наблюдения AeSI также помогут ученым понять динамическую активность, которая управляет магнитной активностью Солнца и других звезд.
|
|
|
|
"Наше предлагаемое первичное исследование солнцеподобных звезд использует комбинацию изображений звезд с высоким пространственным разрешением для наблюдения циклической эволюции во времени поверхностных проявлений магнитной активности и астросейсмологии с высоким временным и пространственным разрешением для изучения внутренней структуры звезды, получения информации, необходимой для построения действительно прогнозирующих моделей солнечной активности./звездная магнитная активность, - сказал он.
|
|
|
|
Вглядываясь в звезды с луны
|
|
|
|
Давайте взглянем на краткое изложение возможных целей AeSI. Он мог бы изучать такие звезды главной последовательности, как Альфа Центавра А, Процион А, Сириус А и Эпсилон Эридана, чтобы собрать подробную информацию об их поверхностной активности и магнитной активности, которая ими управляет. Эти интерферометрические данные затем можно было бы сопоставить с астросейсмологическими исследованиями с пространственным разрешением, чтобы получить более точное представление о том, что именно происходит внутри этих звезд. Кроме того, это могло бы помочь ученым понять, как звездная активность влияет на существование и обитаемость их планет.
|
|
|
|
Помимо понимания того, что происходит с этими звездами (и их последствий для Солнца), интерферометрические исследования также могут быть непосредственно применимы для прогнозирования солнечной активности и ее влияния здесь, на Земле. AeSI обеспечит получение изображений с высоким пространственным и временным разрешением, что позволит нам взглянуть на поверхности звезд и на то, как они изменяются в зависимости от магнитного цикла.
|
|
|
|
Ученые смогли бы "увидеть" магнитную активность, такую как звездные пятна (похожие на солнечные), горячие полосы и конвекционную активность. Активные области на Солнце и других звездах очень яркие. На Солнце они доминируют в длинах волн, наиболее важных для прогнозирования воздействия солнечной активности на окружающие планеты, включая Землю.
|
|
Изучение более сложных и удаленных объектов
|
|
|
|
Установка AeSI на Луне также позволит получить высокодетализированные изображения аккреционных дисков вокруг других звезд. Эти области могут быть сложными для детального наблюдения. Это связано с тем, что их часто трудно отделить от их звезды. Другой известной мишенью являются сверхновые, в частности, выбросы в результате катастрофических взрывов, которые заканчивают жизнь сверхмассивных звезд. AeSI может помочь астрономам обнаружить расширяющиеся облака обломков на самых ранних стадиях выброса сверхновых.
|
|
|
|
AeSI также должен быть способен отображать сложные события, происходящие в активных ядрах галактик. В частности, вокруг большинства из этих объектов, по-видимому, существуют сверхвысокочастотные ветры. Их скорости и величина потери массы дают представление о структуре объекта в центре галактики. Измерения AeSI в этих областях могут также способствовать более точному измерению расстояний до таких объектов (квазаров) и помочь измерить космологическую постоянную.
|
|
|
|
Для таких исследований потребуются возможности расширенного массива AeSI, сказал Карпентер.
|
|
|
|
"Из-за удаленности даже самых ярких AGN нам потребовался бы большой диаметр внешней решетки, чтобы иметь возможность различать области вокруг центральных двигателей, которые, вероятно, являются единственными достаточно яркими участками, которые могут быть успешно обнаружены AeSI", - пояснил он.
|
|
|
|
"Мы изучаем способы повышения чувствительности AeSI к ультрафиолетовому излучению за счет возможного использования зеркальных покрытий с более высокой отражательной способностью, чем это возможно в настоящее время, усовершенствованных УФ-детекторов и, возможно, зеркальных элементов большего размера. Эти усовершенствования значительно улучшат нашу способность изучать более широкую выборку AGN и большее количество отдельных элементов".
|
|
|
|
Внедрение AeSI
|
|
|
|
Базовый дизайн AeSI зависит от использования астронавтов и/или роботов в ходе предстоящих миссий Artemis. Каждый элемент системы будет представлять собой однометровый телескоп, установленный на небольшом марсоходе. Система будет расширяться или сжиматься по мере необходимости для конкретных наблюдений. Данные из массива будут собираться центральным "концентратором", объединяющим лучи, и реконструироваться для создания изображений целевых звезд или других объектов.
|
|
|
|
Луна представляет собой очень хорошую, стабильную среду для AeSI. На Луне нет атмосферы, которая затрудняла бы обзор в телескопы, а это значит, что адаптивная оптика не нужна для корректировки движения воздуха. Это также означает, что интерферометр может работать на гораздо более коротких длинах волн, чем любая земная антенна. Две проблемы, которые необходимо учитывать (помимо доставки телескопов и вспомогательного оборудования, а также самого процесса строительства), - это пыль и сейсмические колебания во время лунотрясений. Однако с этим можно справиться.
|
|
В ожидании Артемиды
|
|
|
|
Если НАСА выберет эту концепцию миссии для реализации, самым большим вопросом будет: когда и где она будет развернута? Все зависит от прогресса кампании Artemis и возможностей, которые она может предоставить соседним обсерваториям. В настоящее время первый полет с экипажем состоится не ранее весны 2026 года. На последующих рейсах будет создана дополнительная инфраструктура, и периодичность этих полетов остается неизвестной. Таким образом, если говорить реалистично, то самое раннее внедрение AeSI могло бы произойти в конце 2030-х или начале 2040-х годов.
|
|
|
|
Что касается того, где будет установлен интерферометр, команда предлагает несколько мест на южном полюсе Луны, предпочтительно рядом с тем местом, где ранее была построена инфраструктура Artemis, чтобы обеспечить легкий доступ астронавтам или роботам Artemis. Однако возможность определения местоположения на более отдаленных, более низких широтах также представляет интерес, если Artemis сможет это поддержать, поскольку это позволило бы наблюдать за большей частью неба.
|
|
|
|
Следующими шагами команды AeSI являются дополнительные исследования и разработки в области технологии, необходимой для интерферометра, и продолжение изучения дополнительных научных исследований, для поддержки которых он мог бы быть адаптирован.
|
|
|
|
Источник
|
