Космический телескоп «Хаббл» известен всем, очень многие слышали о телескопе «Джеймс Уэбб». Но в космосе работает немало и других, менее известных телескопов. Так зачем же они там и чем они вообще занимаются?

Современные космические телескопы дают возможность получать новые представления о далеких галактиках, формировании вселенной или звезд. © Neo Edmund, Shutterstock

Астрономы и любители астрономии уже много лет с нетерпением ожидают, что космический телескоп «Джеймс Уэбб» наконец будет запущен. Изначально он должен был быть готов еще в 2014 году, но, как и во многих крупных проектах, здесь были и технические задержки, и дополнительные расходы. Согласно самым свежим прогнозам, совместный американо-европейский проект должен стартовать в 2021 году, а затем и заменить легендарный «Хаббл». Хотя эти два проекта наиболее известны и пользуются относительно высоким уровнем популярности, в космосе работает большое количество и других космических телескопов. Все они серьезно различаются не только по своим размерам, но и по способностям, своему расположению в космосе и по задачам.

Типы излучений

Инструменты телескопов «Джеймс Уэбб» и «Хаббл» измеряют свет в видимом и близких к нему диапазонах, причем более современный из них фактически оптимизирован для работы в инфракрасном диапазоне, который невидим невооруженным глазом. Но разные космические телескопы способны также принимать сигналы в совершенно разных областях электромагнитного спектра. Это варьируется от особенно высокоэнергетических гамма-лучей до рентгеновского излучения, ультрафиолетового света, микроволн и радиочастот.

Наблюдаемые явления

В каждом из этих диапазонов частот в космосе могут наблюдаться совершенно разные явления. С помощью гамма-телескопов можно обнаружить нейтронные звезды, пульсары, черные дыры и сверхновые. Рентгеновские телескопы показывают структуры скоплений галактик и протяженность вселенной. Ультрафиолетовый свет раскрывает состав особенно горячих звезд. В инфракрасном диапазоне можно наблюдать образование звезд даже до того, как они начнут светиться. А с помощью микроволновой и радиоастрономии было обнаружено космическое фоновое излучение, которое лежит в основе теории Большого взрыва.

Преимущества в космосе

Но почему вообще необходимо запускать такие телескопы в космос, а не просто размещать их на поверхности Земли? Это связано с земной атмосферой: она пропускает только определенные типы излучения и полностью блокирует другие. Наиболее проницаема же она для радиочастот. Видимый свет передается почти полностью, но турбулентность в воздухе вызывает искажения - это явление вызывает мерцание звезд. Современные наземные телескопы могут измерять и корректировать эти искажения. Но в космосе отпадает еще одна проблема, с которой сталкиваются оптические телескопы на Земле: световое загрязнение. А вот наблюдения в гамма-, рентгеновском или микроволновом диапазоне с Земли просто невозможны.

Различия в размерах

Космические телескопы бывают совершенно разных размеров. Телескопы наноспутников BRITE (совместный проект Канады, Польши и Австрии) имеют апертуру размером около трех сантиметров. А у телескопа «Джеймс Вебб» диаметр зеркала будет 6,5 метра. Чем больше диаметр телескопа, тем более детально можно захватывать объекты в космосе. Но для некоторых целей достаточно и более мелких датчиков. Аппаратная конфигурация BRITE, состоящая из шести спутников, наблюдает за изменениями температуры особенно ярких звезд в течение продолжительных периодов времени. А вот телескоп «Джеймс Уэбб», наряду с прочим, должен захватывать свет, который прошел уже особо большие расстояния. Это открывает возможность заглянуть в прошлое, чтобы изучить и понять образование первых звезд и галактик вселенной.

Специализации

Другие космические телескопы, такие как «охотник за планетами» TESS от NASA, специализируются на обнаружении экзопланет. Телескоп Swift разработан для того, чтобы исследовать большую часть пространства на предмет вспышек гамма-излучения, возникновение которых все еще представляет собой загадку. А вот с помощью телескопа Gaia Европейское космическое агентство ESA хочет осуществлять самые точные измерения расстояний в космосе.

Позиционирование

Каждая задача требует разных инструментов, механизмов управления и различного позиционирования. «Хаббл» и большое количество других космических телескопов летают на орбите вокруг Земли, в то время как место вращения телескопа «Джеймс Уэбб» и нескольких других - это точка Лагранжа L2 системы Земля-Солнце. Там, на расстоянии около 1,5 миллионов километров от Земли, телескопы могут быть в значительной степени защищены от света, испускаемого Солнцем и отражаемого Землей и Луной. Это позволяет телескопу работать непрерывно, в то время как на околоземной орбите необходимы вынужденные паузы, когда телескоп находится на дневной стороне.

Недостатки в космосе

Однако очевидно и то, что космические телескопы имеют перед наземными приборами не только преимущества. Прежде всего, они несопоставимо дороже. Они должны быть чрезвычайно прочными, чтобы противостоять силам запуска ракеты и пребывания в космосе. Если в нем что-то ломается, отремонтировать его крайне проблематично. А насколько сложным является техническое обслуживание космического телескопа, было видно на примере «Хаббла». Уже вскоре после начала эксплуатации весной 1990 года стало ясно, что была допущена ошибка в полировке зеркала, которая поставило под угрозу всю миссию. А экипаж космического челнока смог решить проблему только через три года.

Прогресс

Благодаря техническим инновациям, человечество может разрабатывать все более и более мощные телескопы. Так что «Джеймс Уэбб» не станет концом путешествия и венцом космического телескопостроения. В одном только NASA уже имеются подробные планы еще четырех таких проектов. Они будут представлены в следующем году экспертной комиссии, которая собирается каждые десять лет для определения направления освоения космоса. Однако из четырех перспективных телескопов реально будет реализован только один - больше, вероятно, осилить не удастся по финансовым причинам.