Даремський (Великобританія), Торонтський (Канада) і Принстонський (США) університети об’єднали зусилля з NASA та Канадським космічним агентством для створення нового виду астрономічного телескопа. Цей інструмент, названий «Телескоп на повітряній кулі надвисокого тиску для отримання зображень» (The Superpressure Balloon-borne Imaging Telescope, SuperBIT), літатиме прикріплений до наповненої гелієм кулі розміром з футбольний стадіон на такій висоті, що 99,5% атмосфери Землі будуть лежати нижче від нього. Запуск телескопа заплановано на квітень наступного року. За його допомогою астрономи планують отримати зображення з високою роздільною здатністю. За цим параметром вони будуть не гірші від зображень, які робить Космічний телескоп імені Габбла.
Про новий телескоп розповів 21 липня 2021 р. на Національному з’їзді астрономів Королівського астрономічного товариства Великобританії Мохамед Шаабан (Mohamed Shaaban), доктор філософії Торонтського університету.
Світло від далекої галактики подорожує мільярди років, щоб дійти до наших телескопів. За мить до цього воно проходить крізь турбулентну атмосферу Землі й тому наш погляд на Всесвіт стає розмитим. Обсерваторії на Землі будують на великих висотах, щоб частково уникнути такої завади, але дотепер лише розміщення телескопа в космосі дає змогу позбутися впливу атмосфери.
Телескоп на повітряній кулі надвисокого тиску для отримання зображень має дзеркало діаметром 0,5 метра і завдяки гелієвому аеростату об’ємом 532 000 кубічних метрів і розміром приблизно з футбольний стадіон може підніматися на висоту до 40 км на поверхнею Землі.
Його фінальний випробувальний політ у 2019 р. продемонстрував неабияку стійкість до наведення на об’єкт — відхилення становило менш, ніж одна тридцятишеститисячна градуса протягом понад години. Це має уможливити отримувати за допомогою цього телескопа такі ж чіткі зображення, як і Космічний телескоп імені Габбла.
Раніше цього ще ніхто не робив не лише тому, що це дуже складно, а й тому, що повітряні кулі могли перебувати у польоті лише кілька ночей: занадто короткий час для амбітного експерименту. Однак нещодавно NASA розробило аеростати з «надтиском», здатні тримати гелій місяцями. Запустити SuperBIT заплановано на такому аеростаті з території Ванаки в Новій Зеландії в квітні, коли в цій місцевості дмуть сезонно стабільні вітри. Телескоп кілька разів обійде Землю, отримуючи зображення з усього неба протягом ночі, а вдень буде накопичувати енергію своїми сонячними батареями.
Об’єднане оптичне та ультрафіолетове зображення від SuperBIT «Стовпів творіння», стовбурів газу та пилу в туманності Орла за 7000 світлових років від Землі в напрямку сузір’я Змії. Фото з сайту https://phys.org.
Витрати на будівництво та експлуатацію SuperBIT становлять 5 мільйонів доларів США (3,62 мільйона фунтів стерлінгів) — це майже в 1000 разів менше, ніж аналогічний телескоп космічного базування. Аеростати не тільки дешевші за ракетне паливо, але й уможливлюють повернення корисного навантаження на Землю і його повторного запуску. Це означає, що конструкцію телескопа вдалося поліпшити завдяки кільком випробувальним польотам. Космічні обсерваторії мають бути надійними, тому, зазвичай, вони мають системи, що дублюють основне обладнання. Це дороге задоволення. Крім цього, протягом тривалого відтинку часу, поки працює обсерваторія, технології на Землі зазнають суттєвого розвитку. Наприклад, сучасні цифрові камери стають досконалішими щороку. Саме тому розробники SuperBIT придбали камеру для останнього тестового польоту телескопа за кілька тижнів до його запуску. Цей телескоп і надалі будуть модернізовувати чи встановлювати на нього нові прилади під час кожного польоту.
У довгостроковій перспективі Космічний телескоп імені Габбла завершить роботу і надалі космічні обсерваторії NASA та Європейського космічного агентства будуть отримувати астрономічні зображення лише в інфрачервоних довжинах хвиль (наприклад, космічний телескоп Джеймса Вебба, який планують запустити восени 2021 року) чи в оптичному діапазоні електромагнітного спектра (як обсерваторія «Евклід», яку планують запустити наступного року).
На цьому відтинку часу SuperBIT буде єдиним у світі телескопом, здатним отримувати зображення в оптичному та ультрафіолетовому діапазонах. Розробники вже мають кошти на модернізації 0,5-метрового SuperBIT до 1,5 метрового (аеростат може нести при максимальному навантаженні телескоп із дзеркалом діаметром близько 2 метрів). Десятикратне збільшення збору світла у поєднанні з більшим кутовим розділенням і більшою кількістю мегапікселів цифрової камери зробить цей прилад кращим, ніж «Габбл». Низька вартість навіть дає можливість мати флот аеростатних телескопів, що пропонують спостережний час астрономам з усього світу.
«Нова технологія аеростатів робить спостереження космосу дешевим, простим та екологічним», — сказав Шаабан. «SuperBIT можна постійно переналаштовувати та модернізувати, але його перша місія полягатиме в тому, щоб спостерігати найбільші прискорювачі частинок у Всесвіті: зіткнення скупчень галактик».
Аеростат SuperBIT у польоті над полігоном NASA Columbia Scientific Balloon Facility в штаті Техас у червні 2016 року. Фото з сайту https://phys.org.
Наукова мета польоту 2022 р. — вимірювання властивостей частинок темної матерії. Хоча темна матерія невидима, астрономи виявляють її не прямими методами, зокрема через заломлення променів світла. Цей метод називають гравітаційним лінзуванням. SuperBIT перевірить, чи уповільнюється рух темної матерії під час зіткнень. Жодне зіткнення частинок на Землі не може прискорити темну матерію, але це основна ознака, передбачена теоріями, яка може пояснити нещодавні результати спостережень за дивною поведінкою мюонів.
«Печерні люди могли гуртом розбити каміння, щоб побачити, з чого воно зроблене», — додав професор Річард Массі (Richard Massey) з Даремського університету. «SuperBIT шукає хрускіт темної матерії. Це той самий експеримент, вам просто потрібен космічний телескоп, щоб це побачити».
За інф. з сайту https://phys.org
