Будущие телескопы оснастят адаптивной оптикой для поиска жизни на экзопланетах
Наблюдение за удаленными космическими объектами с Земли — задача не из легких, особенно учитывая плотную атмосферу нашей планеты. Когда свет проходит через ее верхние слои, он преломляется и искажается, что значительно затрудняет различение объектов, расположенных в миллиардах световых лет, а также тех небесных тел, которые находятся в соседних звездных системах, например, экзопланет. У астрономов есть только два способа преодолеть эту проблему: вывести телескопы на орбиту или оснастить их зеркалами, которые смогут минимизировать атмосферные искажения.
По словам ученых, за последние годы область исследования экзопланет заметно расширилась: были обнаружены свыше 5,5 тысячи подтвержденных кандидатов в 4129 звездных системах и еще более 10 тысяч объектов ожидают подтверждения своего статуса. Поиск подобных небесных тел, находящихся за пределами Солнечной системы, имеет ключевое значение для решения одной из главных загадок человечества — существует ли внеземная жизнь. На сегодняшний день большинство экзопланет были открыты непрямыми методами, но наряду с ними специалисты разрабатывали более эффективные способы.
Один из них — метод прямой визуализации, при котором астрономы изучают свет, отраженный непосредственно от атмосферы или поверхности экзопланеты, затем анализируют его с помощью спектрометров, чтобы определить химический состав и оценить потенциальную пригодность для жизни. Однако такой способ не позволяет обнаруживать небольшие скалистые планеты, которые вращаются ближе к своим родительским звездам (именно там, где, как ожидается, будут найдены планеты, похожие на Землю), из-за сильного слияния их светил.
Исправить ситуацию планируется за счет таких ультрасовременных телескопов, как, например, «Джеймс Уэбб». Начиная с 1970 года, NASA и Европейское космическое агентство (ЕКА) запустили более 90 космических телескопов, из которых 29 все еще остаются в рабочем состоянии. Кроме того, в ближайшие годы специалисты хотят модернизировать наземные оптические устройства, оснастив их адаптивной оптикой — автоматизированной оптико-механической системой, которая позволяет сглаживать возникающие искажения, причем коррекция изображения происходит в режиме реального времени.
Эти наземные комплексы получат 30-метровые адаптивные зеркала, которые станут важным компонентом коронографов, поскольку смогут исправлять мельчайшие дефекты телескопа и удалять любое искажение от звездного света. Такой результат будет достигаться за счет отражающей поверхности зеркал, форма которой регулируется.
В настоящее время разработкой адаптивной оптики активно занимается NASA в рамках проекта Deformable Mirror Technology, который осуществляется в Лаборатории реактивного движения (JPL) и спонсируется отделом астрофизики NASA по программам Small Business Innovation Research. Исследованиями руководят сопредседатели рабочей группы DM Technology Roadmap — доктор Эдуардо Бендек из JPL и доктор Тайлер Грофф из Центра космических полетов имени Годдарда NASA, а также гендиректор Boston Micromachines Пол Бирден и глава программы Adaptive Optics Associates Кевин Кинг.
Последние две компании, в частности, недавно провели вакуумные испытания адаптивных зеркал, созданных специально для космических телескопов. Для этих целей тестируются две технологии: электрострикционная и технология микроэлектромеханических систем с электростатическим принуждением. В первом случае зеркала адаптируются к условиям при подаче напряжения, во втором — под действием электростатической силы между электродом и зеркалом.
NASA хочет продемонстрировать эффективность адаптивных зеркал с помощью демонстратора технологии — хронографа, который будет запущен на борту телескопа «Нэнси Грейс Роман» в мае 2027 года. Уроки, извлеченные из этой демонстрации, помогут создать еще более совершенную систему для Обсерватории обитаемых миров (HWO), которая позволит получать изображения планетных систем вокруг солнцеподобных звезд (ее запуск запланирован на 2035 год). Для HWO потребуются зеркала примерно с 10 000 приводами, каждый из которых будет опираться на высоковольтные соединения.
Самое популярное
