Space

Великі пляжні м'ячики: ось так будуть виглядати нові космічні телескопи

Якщо у нас коли-небудь будуть гігантські надувнітелескопи в космосі, можете сказати спасибі мамі Кріса Уокера. Кілька років тому Уокер робив шоколадний пудинг, як раптом йому довелося перервати свою кулінарну справу і зателефонувати мамі. Він зняв пудинг з плити, накрив його поліетиленовою плівкою і поставив горщик на підлогу біля кушетки. Після розмови він з подивом виявив зображення лампочки від лампи неподалік, що витає над кінцем кушетки. Дослідивши причину цього явища, він виявив, що кишеню холодного повітря, який утворився при охолодженні пудингу, привів до провисання пластикової упаковки до пудингу. Фактично це сформувало лінзу, яка відображала лампочку.

Надувний телескоп: як це працює

"Я подумав: це круто, але застосування немає », каже Уокер, професор астрономії в Університеті Арізони. Але 30 років по тому він знайшов застосування в якості основи для пропозиції, яке було направлено в NASA Innovative Advanced Concepts, програми фінансування різноманітних аерокосмічних ідей.

Суть пропозиції полягала в тому, щоб перетворитигігантський надувний пляжний м'яч в космічний телескоп. Такий суборбітальний аеростатний відбивач не стикався б з перешкодами, як наземні телескопи. Крім того, його можна було б легко масштабувати, тим самим відкривши величезні простори всесвіту для спостереження без неабиякого цінника, пов'язаного з будівництвом великих і міцних телескопів.

Ідея створення великого повітряного відбивачавиникла в результат роботи Уокера над стратосферної Терагерцового обсерваторією (Stratospheric Terahertz Observatory), однометрових телескопом, прикріпленим до висотного повітряної кулі, який протягом декількох тижнів у 2012 році літав у верхніх шарах атмосфери над Антарктидою. Уокер спостерігав, як повітряна куля надувається 15 мільйонами кубометрів гелію, і йому спало на думку, що на повітряній кулі було багато пустого місця для такого маленького телескопи. Було б непогано використовувати сам повітряна куля в якості обсерваторії. Це спостереження в поєднанні з пам'яттю про той інцидент з пудингом десятки років тому призвело до створення першого надувного телескопа.

У 2014 році Уокер і його студенти виготовилиперший прототип великого надувного відбивача з великий надувний пластикової сфери, проданої китайським виробником іграшок. Ця куля був розрахований на те, щоб люди лазили всередині, проте йому знайшли застосування в радіоастрономії. Уокер підвісив антену всередині кулі і розпорошив всередині металеву фарбу для створення поверхні, що відбиває. Ця примітивна установка дозволила Уокеру і його учням проводити радионаблюдения за сонцем з даху астрономічного будівлі в Університеті Арізони. І хоча його не відправляти в верхні шари атмосфери, було очевидно, що навіть дуже проста версія телескопа може дати хороші результати.

Як працюють надувні телескопи?

Уокер зрозумів, що справжні переваги відсферичного надувного телескопа проявляться в космосі. Традиційні радіотелескопи використовують параболічні тарілки в якості відбивачів, які збирають випромінювання та фокусують його на певній точці. Хоча це, в принципі, працює, астрономи повинні переміщати всю тарілку так, щоб вона вказувала на певне місце, а це незручно, коли телескоп виявляється в космосі. Завдяки конструкції Уокера, можна направляти телескоп, переміщаючи антену всередині сфери, не рухаючи телескопом цілком. Сферичний телескоп також володіє широким полем огляду, тому може візуалізувати великі порції всесвіту без руху.

Надувний телескоп Уокера - далеко не першийвипадок, коли NASA проявляє інтерес до пляжним м'ячиків в космосі. На початку 1960-х роках NASA запускало Echo 1 і Echo 2, які представляли собою масивні відбивачі, здатні пасивно відображати радіосигнали по всьому світу. Але ніхто ніколи не застосовував цю концепцію для спостереження далекого космосу. Довівши, що його великий кульової відбивач працює, Уокер отримав грант на розробку космічної версії надувного телескопа.

Так народився Terahertz Space Telescope - надувнийм'ячик 40 метрів в діаметрі з керованою антеною всередині. Оскільки тиск газу в космосі дуже низька, Уокер каже, що можна було б надувати масивний телескоп, використовуючи менше газу - азоту або неону, через низькі температур замерзання - чим потрібно для надування кулі на Землі. Очевидно, космічне сміття і мікрометеороіди представляють собою проблему для надувних об'єктів на орбіті, але Уокер каже, що повільна дифузія газу в телескопі означає, що на те, щоб він здувся, підуть роки.

Діаметр телескопа буде близько 25 метрів. Для порівняння: лінза космічного телескопа Джеймса Вебба, запуск якого запланований на 2021 рік, діаметром 6,5 метра. Різниця в ціні ще більше істотна: Уокер розраховує, що на запуск його телескопа буде потрібно 200 мільйонів доларів, тоді як «Джеймс Вебб» обійдеться в 10 мільярдів доларів до моменту запуску.

Залишилося тільки побудувати його. Якщо все вийде, Terahertz Space Telescope зможе спостерігати Всесвіт, використовуючи довжини хвиль, що дозволяють йому виявити наявність води в глибокому космосі. Це означає, що ми зможемо знайти астероїди з високим вмістом води в нашій Сонячній системі або навіть воду в жилих зонах інших сонячних систем.

Що ж, будемо стежити за результатами Уокера. А поки підпишіться на наш канал, щоб не пропустити.