Новое поколение космических телескопов революционизирует астрономию, предоставляя беспрецедентные возможности для изучения Вселенной. Эти сложнейшие инструменты, разработанные с использованием передовых технологий, открывают новые горизонты в понимании космоса — от поиска обитаемых экзопланет до изучения самых ранних галактик.
Телескоп Джеймса Уэбба (JWST), запущенный в декабре 2021 года, стал флагманом современной космической астрономии. Его 6,5-метровое сегментированное зеркало, состоящее из 18 шестиугольных элементов, покрытых золотом, обеспечивает в семь раз большую светособирающую площадь по сравнению с телескопом Хаббла. Уникальная конструкция позволяет зеркалу раскрываться и точно выравниваться в космосе с помощью инновационных алгоритмов управления волновым фронтом.
Ключевой особенностью JWST является его оптимизация для инфракрасного диапазона спектра от 0,6 до 28 микрометров. Для достижения необходимой чувствительности телескоп охлаждается до температуры около 7 Кельвинов с помощью пятислойного солнечного экрана размером с теннисный корт. Эта температура достигается пассивным охлаждением в точке Лагранжа L2, где телескоп находится в тени Земли.
Научные инструменты JWST представляют собой вершину астрономических технологий. Спектрограф ближнего инфракрасного диапазона NIRSpec впервые в космосе использует программируемую матрицу микрозатворов, позволяющую одновременно получать спектры до 200 объектов. Прибор NIRCam сочетает функции камеры и коронографа для прямых наблюдений экзопланет.
Революционной особенностью NIRSpec является его способность к интегральной спектроскопии поля — получению спектра каждого пикселя в поле зрения размером 3,1×3,2 угловые секунды. Это позволяет изучать пространственное распределение различных химических элементов в галактиках и туманностях с беспрецедентным разрешением.
Наземные телескопы нового поколения не уступают космическим по амбициозности. Чрезвычайно Большой Телескоп (ELT) Европейской Южной Обсерватории будет иметь первичное зеркало диаметром 39 метров, состоящее из 798 шестиугольных сегментов. Его светособирающая способность превысит возможности всех существующих телескопов в 100 раз.
Адаптивная оптика нового поколения компенсирует атмосферные искажения с помощью систем из тысяч деформируемых зеркал, управляемых в реальном времени. Лазерные опорные звёзды создают искусственные источники света в верхних слоях атмосферы, позволяя корректировать искажения даже при наблюдении слабых объектов.
Тридцатиметровый телескоп (TMT) использует сегментированное первичное зеркало, состоящее из 492 элементов, и систему адаптивной оптики с более чем 3000 актуаторами. Его угловое разрешение в инфракрасном диапазоне достигнет 0,01 угловой секунды — в 10 раз лучше, чем у телескопа Хаббла.
Космические телескопы следующего поколения будут ещё более амбициозными. Концепция Lynx предполагает создание рентгеновского телескопа с угловым разрешением в 100 раз лучшим, чем у телескопа Chandra. Это позволит изучать сверхмассивные чёрные дыры в ранней Вселенной и процессы звездообразования в далёких галактиках.
Будущий космический телескоп Nancy Grace Roman, планируемый к запуску в середине 2020-х годов, будет специализироваться на изучении тёмной энергии и поиске экзопланет методом гравитационного микролинзирования. Его широкое поле зрения в 200 раз больше, чем у телескопа Хаббла, позволит проводить масштабные обзоры неба.
Проект LUVOIR (Large UV/Optical/IR Surveyor) рассматривает возможность создания космического телескопа с зеркалом диаметром до 15 метров. Такой инструмент сможет непосредственно наблюдать и анализировать атмосферы десятков землеподобных экзопланет, ища биосигнатуры в их спектрах.
Интерферометрические массивы открывают новые возможности для высокоразрешающей астрономии. Радиоинтерферометр ngVLA (next generation Very Large Array) будет состоять из сотен антенн, распределённых по территории от Мексики до Канады, обеспечивая угловое разрешение в микроугловые секунды.
Космический интерферометр LISA (Laser Interferometer Space Antenna) будет состоять из трёх космических аппаратов, образующих равносторонний треугольник со стороной 2,5 миллиона километров. Этот детектор гравитационных волн сможет регистрировать слияния сверхмассивных чёрных дыр во всей наблюдаемой Вселенной.