Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства США (NASA) завершило строительство космической обсерватории Nancy Grace Roman. Какие тайны способен раскрыть новый инструмент исследования далекого космоса? Сможет ли он обнаружить жизнь в других мирах? Воспользуются ли его возможностями российские наблюдатели? ТАСС разбирался в вопросе
О завершении работ над обсерваторией стало известно в декабре 2025 года. Новый инструмент, разрабатывавшийся с 2010 года под названием Wide-Field Infrared Survey Telescope ("Широкоугольный инфракрасный обзорный телескоп", WFIRST), получил имя Нэнси Роман, одной из первых женщин-руководителей NASA, которая внесла большой вклад в появление знаменитого космического телескопа Hubble, выведенного на орбиту в 1990 году.
Nancy Grace Roman создавался американскими специалистами при участии европейских. Изготовление главного зеркала телескопа было завершено в 2020 году. Оно имеет диаметр 2,4 м — такой же, как у Hubble. При этом масса зеркала из специального стекла со сверхнизким коэффициентом температурного расширения и тончайшим серебряным покрытием составляет всего 186 кг — четверть от массы зеркального "глаза" Hubble. Точность полировки поверхности зеркала вдвое превышает необходимую: перепады высот его поверхности составляют всего 1,2 нанометра. Как отмечают в NASA, если бы зеркало имело диаметр с нашу планету, отклонения составили бы несколько миллиметров.
Несмотря на то что зеркала телескопов Nancy Grace Roman и Hubble имеют одинаковые диаметр и разрешающую способность (то есть могут видеть одинаково мелкие детали космических объектов), поле зрения нового инструмента в 100 раз больше, чем у заслуженного ветерана космической астрономии. При этом и светоприемное устройство гигантского космического "фотоаппарата" — основной научный инструмент на борту — способно собрать в сотни раз больше информации: если Hubble в 2009 году получил новую камеру с разрешением в 8 мегапикселей в видимом диапазоне и всего 1 мегапиксель — в инфракрасном, то в камере Wide-Field Instrument (WFI) телескопа Nancy Grace Roman установлена сборка из 18 матриц по 16 мегапикселей каждая. Один кадр, сделанный телескопом, будет содержать информацию о 300 млн единиц изображения.
Другой инструмент космической обсерватории — коронограф. Прибор, установленный в корпусе WFI, предназначен для уменьшения света далеких звезд в поле зрения телескопа, чтобы тот мог обнаружить слабо светящиеся экзопланеты вплотную к яркому центральному светилу. Для этого коронограф, согласно описанию NASA, оснащен системой специальных масок, призм, а также двумя зеркалами с динамически изменяемой поверхностью. В сочетании с передовыми технологиями в области оптики, в том числе так называемым активным управлением волновым фронтом, коронограф Nancy Grace Roman должен стать в сотни раз эффективнее предшественников.
Созвездие обсерваторий
Сегодня в околоземном пространстве трудятся несколько космических обсерваторий. Однако орбиты некоторых из них находятся ниже, чем у орбитальных группировок, число спутников в которых стремительно растет. Уже сейчас астрономы бьют тревогу: если человечество реализует планы по выводу в космос всех запланированных в ближайшее десятилетие к запуску искусственных спутников Земли, то 96% снимков действующих и перспективных космических телескопов будут испорчены их следами. Немолодой Hubble, вращающийся на орбите высотой порядка 480 км, подвержен "загрязнению" спутниковыми треками меньше за счет меньшего поля зрения. А вот такие инструменты, как инфракрасный телескоп SPHEREx, запущенный в марте 2025 года на орбиту с высотой около 650 км, или готовящаяся к запуску китайская космическая обсерватория Xuntian с 2,5-гигапиксельной камерой, будут подвержены влиянию современных техногенных факторов в полной мере.
Телескоп Nancy Grace Roman полетит к так называемой точке Лагранжа L2 — участку космического пространства за орбитой Земли на расстоянии 1,5 млн км от нашей планеты, где положение космического аппарата будет оставаться стабильным благодаря особенностям небесной механики. На таком удалении от Земли работе телескопа не помешают околоземные спутники. В этой же точке уже работают другие инструменты — например, космический телескоп James Webb и российская рентгеновская орбитальная обсерватория "Спектр-РГ".
Отвечая на главные вопросы о Вселенной
Новая космическая обсерватория займется несколькими направлениями исследований космоса. Одно из них — изучение следов темной энергии, темной материи ("неучтенной" субстанции, не участвующей в электромагнитном взаимодействии, однако влияющей на гравитацию и заставляющей Вселенную ускорять расширение). Кстати, Hubble, наиболее известный космический телескоп NASA, назван в честь астронома Эдвина Хаббла, который в 1929 году обнаружил, что видимая часть Вселенной расширяется, вопреки научным представлениям того времени. Также Nancy Grace Roman будет исследовать вопросы формирования звезд и галактик.
"Это, с одной стороны, такие магистральные направления развития современной космологии, астрофизики, а с другой стороны, это те направления, где мы еще знаем недостаточно, и здесь сейчас очень важно именно накапливать объем наблюдений, — рассказал в беседе с ТАСС российский астроном, доктор физико-математических наук, заведующий отделом физики и эволюции звезд Института астрономии РАН, профессор РАН Дмитрий Вибе. — Это не такие задачи, которые можно решить какими-то разовыми усилиями: здесь очень важны большие обзорные наблюдения, которые просто набирают очень много данных. И вот когда есть очень много данных, мы сможем получить какие-то ключи к этим проблемам".
Астроном подчеркнул, что такие наблюдения важно проводить из космоса, так как земная атмосфера искажает излучение дальних космических объектов.
Ожидается, что новая космическая обсерватория передаст ученым на Земле значительно больше данных для изучения, чем ее предшественники. Hubble с 1990 по 2020 год отправил 172 терабайта информации. Nancy Grace Roman за пять лет планируемого срока активного существования наснимает 20 петабайт (20 тыс. терабайт) астрофотографий.
В NASA отмечают, что телескоп Nancy Grace Roman будет работать сообща с другими космическими обсерваториями — например, с инфракрасным телескопом James Webb и рентгеновским Chandra. Обладающий более широким полем зрения астрономический инструмент сможет быть своеобразным "искателем" для специализированных "коллег". Кроме того, Nancy Grace Roman сможет снимать одни и те же участки небесной сферы чаще. Это позволит наблюдать происходящие явления в динамике, с большей вероятностью запечатлеть такие явления, как столкновения небесных тел или превращения звезд в "черные дыры".
Экзопланеты и планеты-изгои
Другим направлением работы Nancy Grace Roman станет поиск экзопланет. С античных времен человечество предполагало, что оно не одиноко во Вселенной. Открытие в 1870-х годах итальянским астрономом Джованни Скиапарелли тонких линий на поверхности Марса, названных им каналами, взбудоражило научную среду: их сочли частью искусственно созданной марсианской ирригационной системы в засушливом климате планеты. В конце ХХ века астрономические инструменты стали достаточно чувствительными для того, чтобы найти планеты вне Солнечной системы. "Последние несколько десятилетий — а точнее, в прошлом году исполнилось 30 лет, — мы начали обнаруживать планеты у других звезд и к настоящему времени накопили уже достаточно большой объем информации о том, какими они могут быть", — сообщил Вибе.
Ранее, по словам астронома, ученые предполагали, что планетные системы иных миров должны были быть похожими на Солнечную систему, исходя из существовавших предположений о механизмах ее формирования. Однако по мере открытия новых экзопланет — а сейчас их известно порядка 6 тыс. — исследователи установили, что родная для землян система по меньшей мере нетипична.
"Большая часть других планетных систем на нее не похожа ни по составу планет, ни по тому, как они расположены в своих планетных системах", — рассказал профессор РАН. "В этой связи нас начинает интересовать вопрос: а само наше наличие в Солнечной системе не является ли одной из таких очень редких характеристик? И исследование других планетных систем позволяет нам понять, какие параметры действительно являются типичными <...>. Кроме того, мы пытаемся понять, насколько в других, более типичных условиях возможно или невозможно появление <...> разумной жизни", — добавил он.
"И для этого нам тоже необходимо набирать данные и о составе других планетных систем, и — что очень важно — о том, каковы атмосферы у этих планет, какие у них свойства поверхности, просто для того, чтобы лучше понять нашу собственную жизнь, наш собственный путь, который мы проходим в Солнечной системе", — пояснил астроном.
По словам Вибе, преимуществом инфракрасного диапазона, в котором будет работать новая космическая обсерватория, является возможность обнаружить спектральные признаки различных химических соединений в атмосферах экзопланет. "Очень важно то, что в этом диапазоне не так велик контраст звезды и планеты. Даже наличие коронографа не спасает от этого большого контраста в оптическом диапазоне. В инфракрасном такие наблюдения становятся просто легче, и при этом они очень информативны", — отметил астроном.
Также ученые надеются, что новый астрономический инструмент поможет обнаружить так называемые планеты-изгои — небесные тела, выброшенные звездами в межзвездное пространство, — размером с Землю или Марс. В последнее десятилетие астрономы нашли сразу несколько холодных тусклых объектов и спорят об их происхождении: кто-то считает их планетами, оказавшимися далеко от звезд благодаря сложному гравитационному взаимодействию, кто-то — несостоявшимися звездами малой массы.
Ожидается, что четверть всего наблюдательного времени космической обсерватории будет отдано мировому научному сообществу. Вибе сообщил, что российские наблюдатели подают заявки на другие международные астрономические инструменты и выигрывают время работы на них. "Выигрывают, потому что это очень конкурсный процесс, — объяснил астроном. — То есть не так выглядит: я подал заявку, и ее реализовали. За практически любой современный телескоп очень большая конкуренция, идет конкурсная процедура, но ее можно выиграть, получить наблюдательное время".
Согласно планам NASA, космическая обсерватория Nancy Grace Roman отправится раскрывать тайны мироздания в 2027 году.
Виктор Бодров