|
Рой телескопов для поиска жизни
|
|
|
|
Нынешние планы по созданию флагманских телескопов в 2040-х годах сосредоточены на ответе на простой вопрос: одиноки ли мы? Наши лучшие на сегодняшний день телескопы, такие как космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), дали нам лишь мимолетные проблески атмосфер других миров, но этого недостаточно, чтобы по-настоящему определить, существует ли там жизнь в том виде, в каком мы ее знаем. Астрономы ждали, когда технологии догонят их мечты о том, что возможно в новых типах телескопов, и недавно Институт космических исследований им. У.М. Кека опубликовал отчет, подробно описывающий миссию «Большой интерферометр для экзопланет» (LIFE), которая, как они надеются, поможет дать окончательный ответ на этот простой вопрос.
|
|
|
|
Экзопланеты трудно сфотографировать. Во-первых, они, как правило, находятся очень близко к своей звезде, которая также в миллиарды раз ярче их. Одно из решений этой проблемы — использование устройства, называемого коронографом, которое физически блокирует свет звезды, позволяя телескопу улавливать только (отраженный) свет, исходящий от самой планеты. Эта методика планируется к применению в Обсерватории обитаемых миров НАСА (HWO), и она эффективна для регистрации видимого и ультрафиолетового света.
|
|
|
|
Но существует и другой тип света, особенно полезный для поиска обитаемых экзопланет: среднеинфракрасный. На этих длинах волн, которые отслеживают излучаемое тепло, контраст между планетой и звездой резко падает, позволяя телескопам напрямую наблюдать (неотраженный) тепловой свет от планеты. Но, возможно, еще важнее то, что среднеинфракрасный диапазон — это кладезь потенциальных спектральных биосигнатур, включая озон, метан, воду, углекислый газ и даже фосфин, потенциальную «завершающую» биосигнатуру в некоторых контекстах.
|
|
|
|
|
|
|
Однако создание системы для регистрации этого света — непростая задача. Телескоп JWST уже спроектирован для захвата инфракрасного света, но даже он оказался слишком мал, чтобы эффективно изолировать экзопланеты с разрешением, необходимым для получения детальной картины их атмосферы. Фактически, любой космический телескоп, достаточно большой для этого, был бы слишком громоздким, чтобы поместиться на ракете. Поэтому разработчики LIFE предлагают альтернативу: интерферометрию с подавлением излучения в составе группы. Результаты опубликованы на сервере препринтов arXiv.
|
|
|
|
По сути, они хотят запустить несколько космических аппаратов и управлять ими в точном, автономном строю на расстоянии десятков и сотен метров друг от друга. Затем они направляют собранный свет на центральный собирающий космический аппарат, позволяя ему выполнять сложные оптические трюки, чтобы одновременно «подавлять» свет от центральной звезды и усиливать тепловую сигнатуру самой планеты.
|
|
|
|
В теории это звучит великолепно, но на практике это оказалось чрезвычайно сложной задачей. LIFE — не первый предложенный космический интерферометр; на самом деле, две миссии этого столетия (Terrestrial Planet Finder-Interferometer от NASA и Darwin от ESA) уже были отменены, потому что технология ещё не была готова. Однако, согласно новому отчёту, наши инженерные навыки недавно догнали наше воображение.
|
|
|
|
Прорывы в астрофотонике позволили уменьшить размеры оптического прибора, который когда-то был настольным, до размеров микрочипа. А коммерческая индустрия космических запусков продолжает снижать стоимость запусков для самых разных миссий. В отчёте отмечается, что групповой полёт, одна из самых сложных частей предлагаемой миссии LIFE, запланирован для нескольких демонстрационных миссий, таких как SEIRIOS и SunRISE, которые в ближайшие годы будут запускать кубсаты в групповом режиме.
|
|
|
|
По мере развития технологии вероятность технологической осуществимости миссии LIFE возрастает. Но как насчёт другой миссии по поиску жизни — HWO? В отчете отмечается, что LIFE и HWO на самом деле являются отличными партнерами, работающими в паре, и рассматривают совершенно разные части одной и той же головоломки. HWO сосредоточится на видимом и ультрафиолетовом свете, в то время как LIFE будет измерять тепловое излучение в среднем инфракрасном диапазоне для определения температуры, радиуса и состава атмосферы планеты. Объединение данных обеих миссий имеет решающее значение для исключения «ложных срабатываний», когда то, что может выглядеть как биосигнатура, на самом деле вызвано абиотическим процессом.
|
|
|
|
Запуск HWO запланирован на 2040-е годы, но он все еще находится на стадии проектирования. LIFE также находится в разработке, и хотя запуск обоих проектов может состояться в схожие сроки, основная цель LIFE — предоставить дополнительные данные для HWO. В отчете отмечается, что для равномерного распределения финансирования проект LIFE должен быть международным сотрудничеством, а не зависеть от одного источника финансирования.
|
|
|
|
Если проект LIFE получит финансирование, будем надеяться, что и HWO получит его. Но даже если это не так, мы, наконец, приближаемся к тому моменту, когда сможем создать систему, которая поможет нам найти доказательства того, что мы не одиноки, и если этого недостаточно, чтобы вдохновить на финансирование этих программ, то непонятно, что еще может вдохновить.
|
|
|
|
Источник
|
