Космический телескоп GALEX – новое окно во Вселенную

Космический телескоп «Галекс» - Galaxy Evolution Explorer (GALEX) был запущен 28 апреля 2003 года. Эта миссия направлена на изучение формы, яркости, размера и расстояния до галактик за 10 миллиардов лет космической истории. 50-сантиметровое главное зеркало телескопа создано для сканирования неба в поисках источников ультрафиолетового излучения. Имеются телескопы, изучающие небо в видимом, рентгеновском и гамма диапазоне, и вот теперь у ученых есть космический телескоп, который позволяет получить ультрафиолетовую картинку неба. Это очень важный момент, поскольку небо очень плохо изучено в ультрафиолете и работа с этим телескопом уже приносит сенсационные известия об эволюции Вселенной. Диапазон ультрафиолетового излучения находится на электромагнитном спектре излучений на частотах между видимым светом и диапазоном рентгеновских и гамма-лучей. Ультрафиолетовая часть электромагнитного диапазона трудно наблюдаема сквозь атмосферу Земли, а Galaxy Evolution Explorer, находясь за пределами атмосферы, может наблюдать ультрафиолетовое излучение далеких объектов Вселенной без помех.

Проект «Галекс» разработан Калифорнийским Институтом Технологии в Пасадене, USA, который является также ответственным за эксперименты и анализ данных. Лаборатория Реактивного Движения NASA обеспечила телескоп научным оборудованием. В проекте участвовали Южная Корея и Франция - международные партнеры в миссии. Миссия «Галекс» имеет две основные цели: изучение образования и жизни звезд во Вселенной и изучение галактик в ультрафиолетовом диапазоне. Эволюция звезд: «Галекс» исследует, как звездообразование в галактиках происходило в ранней Вселенной и как оно происходит сейчас. Ученые надеются, что узнают ответы на вопросы об эволюции звезд и галактик во Вселенной. Изучение галактик в ультрафиолетовом диапазоне: «Галекс» проведет первые большие исследования галактик в этом диапазоне. Это изучение поможет узнать, насколько сегодняшние галактики отличаются от галактик в ранней Вселенной.

Для того, чтобы достичь каждой из этих целей «Галекс» воспользуется тремя основными физическими факторами Вселенной: скорость света, распределение галактик, и расширение Вселенной. Скорость света не бесконечна, поэтому мы видим отдаленные галактики такими, какими они были миллионы лет тому назад, когда они послали в пространство первый свет. И этот свет только теперь достиг нас. Астрономы сравнивают отдаленные и близкие галактики и изучают различие между ними. Распределение галактик во Вселенной равномерно во всех направлениях. Это принимает «Галекс», чтобы выполнить сравнение современных галактик с галактиками в ранней Вселенной. Наблюдая галактики в ультрафиолете «Галекс» позволяет сделать их сравнение с другими. Это делается с помощью инструментов, чувствительных к видимому и инфракрасному излучению.

Телескоп «Галекс» похож на космический телескоп «Хаббл», но только собирающая способность (светосила) «Галекса» в 20 раз меньше, чем у «Хаббла». Пока «Хаббл» рассматривает небо в узкой области (с малым полем зрения), телескоп же «Галекс» может рассмотреть сотни галактик при каждом наблюдении. Он имеет большое поле зрения, а не высокое разрешение, для того, чтобы эффективно выполнять исследования (см. изображение слева). За один раз «Галекс» охватывает область неба диаметром 1,2 градуса. Это - два угловых диаметра полной Луны.

Телескоп снабжен двумя зеркалами: первичное (M1) и вторичное зеркало (M2). M1 - 50 сантиметров в диаметре и M2 - 22 сантиметра в диаметре. Эти зеркала изготовлены из улучшенного металлического сплава. Свет от объекта на небе входит в телескоп и отражается от первичного зеркала к вторичному зеркалу. Вторичное зеркало затем отражает свет обратно сквозь отверстие в центре первичного зеркала, чтобы попасть в фокус, где находится фокусирующий прибор BFA.

Такая система телескопа называется "Ричи-Кретьен" по имени инженеров, которые впервые разработали и использовали зеркала с параболическими поверхностями. Крышка телескопа, подобно крышке в Вашей фотокамере, защищает телескоп во время испытаний и запуска. Когда телескоп благополучно достиг нужной орбиты вокруг Земли, ему была подана команда, чтобы открыть крышку, и «Галекс» начал собирать ультрафиолетовый свет неба. Телескоп и детекторы могут хорошо работать только при стабильной температуре. Для этого используются терморезисторы и элементы нагрева, установленные в телескопе и инструментах. Терморезисторы использованы в качестве термометров. Они измеряют температуру частей телескопа и передают информацию на компьютер. Компьютером даются команды на включение элементов нагрева, если это необходимо. Элементы нагрева поддерживают оптику телескопа в заданном диапазоне температур между 0 и 27 градусами Цельсиями. Во время запуска и на орбите телескоп может собрать немного загрязняющих веществ, которые снизят эффективность оптики. Нагреватели могут использоваться, чтобы нагреть зеркала и удалить загрязнения. Большое поле зрения телескопа позволит астрономам наблюдать все небо и изучать сотни тысяч галактик в течение 29-месячной миссии.

Итак, свет от небесных объектов, собранный телескопом, направляется к ультрафиолетовым чувствительным детекторам, используя комбинацию зеркал и фокусирующий прибор BFA. Затем принятое излучение обрабатывается в инструменте OWA. Здесь принятый свет проходит "лучевую обработку", которая разделяет ультрафиолетовое излучение на различные частоты. Затем к работе приступает компьютер, который и создает окончательные изображения неба и посылает их для дальнейшей обработки в земные лаборатории.

OWA - круглая пластина 43 сантиметра в диаметре. У неё есть два круглых отверстия для приема излучения. Пластина вращается двумя двигателями, чтобы установить под принятый свет тот или иной прибор регистрации излучения. С помощью этих приборов может быть получено обычное изображение и изображение спектра изучаемого объекта. Двигатели OWA также управляются компьютером по сигналам с датчиков. Двигатель может вращать пластину OWA на очень маленькие углы. Это позволяет получать спектры звезд, которые расположены близко друг к другу. OWA позволяет скомпенсировать смещение телескопа в пространстве при наведении на объект. «Галекс» снабжен двумя антеннами для связи с Землей, чтобы передавать полученную информацию в научные лаборатории.

Орбитальные телескопы ближайшего будущего

В настоящее время космические агентства США и Европы работают над созданием нового космического телескопа, который заступит на космическую вахту вместо в любом случае не вечного телескопа Хаббла. В создании нового телескопа будут использованы новейшие технологии и разработки. Во многом изменится и круг стоящих перед телескопом задач — одной из них станет, например, проверка и уточнение шкалы астрономических расстояний. Новый телескоп уже получил имя Джеймса Вебба (James Webb Space Telescope, JWST). Предполагается, что он сможет приступить к работе уже в 2011 году.

Новый телескоп будет оснащен главным зеркалом диаметром 6,5 метра; тем самым он будет собирать в семь раз больше света, чем телескоп «Хаббл». Монолитное зеркало такого диаметра и веса вывести на орбиту пока что не представляется возможным, поэтому решено произвести его окончательную сборку уже в космосе. Составное зеркало будет выглядеть подобно цветку — центральный сегмент размером 2 на 6,5 метра, а также два двухметровых раскладывающихся «крыла».

Телескоп будет расположен в космическом пространстве в так называемой «точке Лагранжа», или в точке либрации системы Земля — Солнце, на расстоянии 1,5 млн. км от Земли. Закрывать телескоп от солнечного излучения будет огромный экран размером с теннисный корт. Он позволит снизить температуру телескопа до минус 223 градусов Цельсия, при которой можно обеспечить наиболее эффективную работу датчиков инфракрасного излучения. Правда, о техническом обслуживании телескопа на таком удалении от Земли даже мечтать пока что не приходится.

Помещение телескопа в точку Лагранжа не случайно. Несмотря на то что на достижение ее потребуется шесть месяцев, нахождение телескопа в 1,5 млн км от Земли вполне оправданно. По мнению ученых, это обеспечивает непрерывные наблюдения нужного участка неба. Кроме того, как заявляют разработчики, в случае необходимости срочной переориентации телескопа (например, если где-то вспыхнет сверхновая) телескоп можно будет переориентировать на новую цель всего за двое суток.

Основных целей плановых наблюдений, ставящихся перед телескопом Джеймса Вебба, четыре: это поиски первых объектов, сформировавшихся после Большого взрыва, и попытка продвинуться ещё дальше в наблюдении ранней Вселенной, изучение рождения звезд и протопланетных систем, изучение скоплений галактик и внесолнечных планетных систем и, возможно, жизни на них. По крайней мере планируется активный поиск планет, находящихся в тех же условиях, что и Земля, на которых возможно существование жидкой воды.

Но, несмотря на поразительные открытия, которые, без сомнения, будут совершены с помощью космических телескопов будущего, им вряд ли удастся затмить славу уникального по эффективности космического телескопа Хаббла, как и самых первых телескопов Галилея. Хаббл продолжает работать на орбите. Поток удивительных данных не иссякает.