Hi-Tech

Большие пляжные мячики: вот так будут выглядеть новые космические телескопы

Несколько лет назад Уокер делал шоколадный пудинг, как вдруг ему пришлось прервать свое кулинарное дело и позвонить маме. Если у нас когда-нибудь будут гигантские надувные телескопы в космосе, можете сказать спасибо маме Криса Уокера. После разговора он с удивлением обнаружил изображение лампочки от лампы неподалеку, парящее над концом кушетки. Он снял пудинг с плиты, накрыл его полиэтиленовой пленкой и поставил горшок на пол возле кушетки. Фактически это сформировало линзу, которая отражала лампочку. Исследовав причину этого явления, он обнаружил, что карман холодного воздуха, который образовался при охлаждении пудинга, привел к провисанию пластиковой упаковки к пудингу.

Надувной телескоп: как это работает

Но 30 лет спустя он нашел применение в качестве основы для предложения, которое было направлено в NASA Innovative Advanced Concepts, программы финансирования разнообразных аэрокосмических идей. «Я подумал: это круто, но применения нет», говорит Уокер, профессор астрономии в Университете Аризоны.

Такой суборбитальный аэростатный отражатель не сталкивался бы с помехами, как наземные телескопы. Суть предложения была в том, чтобы превратить гигантский надувной пляжный мяч в космический телескоп. Кроме того, его можно было бы легко масштабировать, тем самым открыв огромные просторы вселенной для наблюдения без изрядного ценника, связанного со строительством больших и прочных телескопов.

Уокер наблюдал, как воздушный шар надувается 15 миллионами кубометров гелия, и ему пришло в голову, что на воздушном шаре было много пустого места для такого маленького телескопы. Идея создания большого воздушного отражателя возникла в результат работы Уокера над стратосферной терагерцевой обсерваторией (Stratospheric Terahertz Observatory), однометровым телескопом, прикрепленным к высотному воздушному шару, который в течение нескольких недель в 2012 году летал в верхних слоях атмосферы над Антарктидой. Это наблюдение в сочетании с памятью о том инциденте с пудингом десятки лет назад привело к созданию первого надувного телескопа. Было бы неплохо использовать сам воздушный шар в качестве обсерватории.

Этот шар был рассчитан на то, чтобы люди лазили внутри, однако ему нашли применение в радиоастрономии. В 2014 году Уокер и его студенты изготовили первый прототип большого надувного отражателя из большой надувной пластиковой сферы, проданной китайским производителем игрушек. Эта примитивная установка позволила Уокеру и его ученикам проводить радионаблюдения за солнцем с крыши астрономического здания в Университете Аризоны. Уокер подвесил антенну внутри шара и распылил внутри металлическую краску для создания отражающей поверхности. И хотя его не отправляли в верхние слои атмосферы, было очевидно, что даже очень простая версия телескопа может дать хорошие результаты.

Как работают надувные телескопы?

Традиционные радиотелескопы используют параболические тарелки в качестве отражателей, которые собирают излучение и фокусируют его на определенной точке. Уокер понял, что настоящие преимущества от сферического надувного телескопа проявятся в космосе. Благодаря конструкции Уокера, можно направлять телескоп, перемещая антенну внутри сферы, не двигая телескопом целиком. Хотя это, в принципе, работает, астрономы должны перемещать всю тарелку так, чтобы она указывала на определенное место, а это неудобно, когда телескоп оказывается в космосе. Сферический телескоп также обладает широким полем обзора, поэтому может визуализировать крупные порции вселенной без движения.

В начале 1960-х годах NASA запускало Echo 1 и Echo 2, которые представляли собой массивные отражатели, способные пассивно отражать радиосигналы по всему миру. Надувной телескоп Уокера — далеко не первый случай, когда NASA проявляет интерес к пляжным мячикам в космосе. Доказав, что его большой шаровой отражатель работает, Уокер получил грант на разработку космической версии надувного телескопа. Но никто никогда не применял эту концепцию для наблюдения далекого космоса.

Поскольку давление газа в космосе очень низкое, Уокер говорит, что можно было бы надувать массивный телескоп, используя меньше газа — азота или неона, из-за низких температур замерзания — чем требуется для надувания шара на Земле. Так родился Terahertz Space Telescope — надувной мячик 40 метров в диаметре с управляемой антенной внутри. Очевидно, космический мусор и микрометеороиды представляют собой проблему для надувных объектов на орбите, но Уокер говорит, что медленная диффузия газа в телескопе означает, что на то, чтобы он сдулся, уйдут годы.

Для сравнения: линза космического телескопа Джеймса Вебба, запуск которого запланирован на 2021 год, диаметром 6,5 метра. Диаметр телескопа будет около 25 метров. Разница в цене еще более существенная: Уокер рассчитывает, что на запуск его телескопа потребуется 200 миллионов долларов, тогда как «Джеймс Вебб» обойдется в 10 миллиардов долларов к моменту запуска.

Если все получится, Terahertz Space Telescope сможет наблюдать Вселенную, используя длины волн, позволяющие ему обнаружить наличие воды в глубоком космосе. Осталось только построить его. Это значит, что мы сможем найти астероиды с высоким содержанием воды в нашей Солнечной системе или даже воду в обитаемых зонах других солнечных систем.

А пока подпишитесь на наш канал, чтоб не пропустить. Что ж, будем следить за результатами Уокера.

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть