Обсерватория «Наутилус»: вместо цельного или составного зеркала — висящие в пространстве «наблюдатели»
Только недавно мы радовались тому, что телескоп «Джеймс Уэбб», который годами готовили к космическому путешествию, наконец-то успешно достиг точки назначения и начал работу. Кроме того, 1 июля ракета Илона Маска Falcon 9 отправила в космос ещё один телескоп — «Евклид».
Но если человечество хочет расширить границы наблюдаемой Вселенной, нужны ещё более мощные системы. Одна из них — обсерватория «Наутилус», о которой стоит рассказать подробнее.
Что это за телескоп такой?
По словам авторов идеи, его разработка обойдётся бюджету НАСА дешевле, чем создание любого другого космического телескопа с цельным или составным зеркалом. Финальная стоимость проекта «Джеймс Уэбб» составила свыше $10 млрд.
Да и запуск в космос относительно более простой — можно постепенно запускать в нужную точку центральную систему и сами «линзы». Таким образом можно получить гораздо более масштабную систему с большими, чем у традиционных космических телескопов, возможностями.
Идея появилась не сейчас, а в 2016 году, когда корпорация Northrop Grumman пригласила группу учёных из крупнейших университетов США и НАСА подумать над концепцией телескопа будущего. Речь идёт о системе, которая способна искать и обнаруживать экзопланеты, причём делать это гораздо эффективнее любой другой космической обсерватории.
Бутылочным горлышком в разработке систем с большими зеркалами является сложность их разработки и запуска. Тот же «Джеймс Уэбб» разрабатывался гораздо дольше запланированного в изначальном проекте срока. Да и денег тоже ушло гораздо больше. Для того чтобы решить эту проблему, учёные решили пересмотреть концепцию дифракционных линз. Изобрели их ещё в 1819 году, а использовали сначала для установки в маяках. Сейчас такие линзы продолжают широко использоваться во многих отраслях науки и техники — от фотокамер до очков виртуальной реальности.
Линзы такого типа гораздо тоньше обычных. Их проблема в том, что изображение получается размытым, поэтому их никогда и не использовали в обсерваториях. Если бы удалось добиться получения чёткого изображения, с которым могли бы работать учёные, то в этом случае космические обсерватории можно было бы разрабатывать гораздо быстрее, а их стоимость получилось бы снизить.
Можно ли что-то придумать?
Вроде как да. Группа учёных, о которых говорилось выше, после нескольких лет работы представила новую идею компоновки дифракционных линз. Решение — составная линза, которая сформирована таким образом, чтобы давать изображение почти идеального качества. Сами линзы в этом случае нужно изготавливать по новой технологии, которая тоже создана. На каждой из линз формируется специальный узор из особым образом вытравленных углублений. Линза при этом необязательно должна быть стеклянной — возможно использование пластика. Ну, а группа таких линз и позволяет получить изображение требуемого качества. В сборке всё это выглядит примерно таким образом.
На данный момент готов прототип с диаметром самой большой линзы в 24 см. По словам авторов проекта, вся эта система в 10 раз легче, чем весил бы оптический прибор с обычными линзами. Проблемы в том, чтобы увеличить диаметр дифракционных линз, нет. То есть это сложно, поскольку нужно придерживаться всё той же системы узоров на линзе. Но изготовить большую линзу в разы проще, чем традиционный аналог.
Ну ок, есть у нас куча линз, и что?
Всё это можно использовать для разработки космического телескопа массой всего в полтонны. Диаметр самой большой линзы составит 8,5 метра, что больше, чем составное зеркало «Джеймса Уэбба».
Идея уже описана в научной статье, которую можно найти вот по этой ссылке. Её преимущество в том, что линзы можно изготавливать гораздо быстрее, чем традиционные зеркала для телескопов. Сборка системы тоже будет идти быстрее, поскольку (по словам авторов проекта) настолько точная настройка, как в случае того же «Уэбба», не требуется. Так что собирать и запускать на орбиту телескопы нового типа можно едва ли не промышленными объёмами.
Ну и вдобавок рабочей единицей является уже один такой аппарат. Но их можно собирать в единую систему, формируя «созвездие» из 35 единиц. Оно может служить для изучения относительно большого участка пространства или же какой-то «точки» вроде планетной системы далёкой звезды. Соответственно, масштаб наблюдений увеличивается, растёт и объём ценных для науки данных наблюдений за Вселенной.
Сейчас учёные ещё работают над проектом. Он постепенно развивается, и следующий этап реализации — отправка небольшого телескопа такого типа на верхнюю границу атмосферы при помощи стратосферного аэростата. Если испытания пройдут успешно, можно будет говорить уже о масштабировании проекта и создании прототипа единичного космического телескопа — отправка его в космос не должна обойтись слишком уж дорого. Особенно если учитывать относительно низкие цены «фрахта» Falcon 9.
