Вскоре астрономы и астрофизики будут иметь больше возможностей для наблюдения, чем они будут знать, что делать с ними. Мы надеемся, что не только космический телескоп Джеймса Вебба однажды, а иногда и в ближайшие пару лет, если все пойдет хорошо и если коронавирус не задержит его снова, запустит и начнет работу. Но другой мощный космический телескоп НАСА под названием WFIRST прошел важный этап и приблизился к реальности.
WFIRST обозначает широкоугольный инфракрасный обзорный телескоп. Он будет иметь объектив длиной 2,4 метра, такого же размера, что и объектив Хаббла. Но WFIRST будет иметь широкое поле зрения, которое в 100 раз больше, чем у Хаббла. Он будет иметь два научных инструмента: инструмент широкого поля (WFI) и инструмент для коронографии. Он также будет оснащен 300-мегапиксельной камерой.
Хотя слово «инфракрасный» присутствует в названии телескопа, оно также будет наблюдаться в видимом свете. В пресс-релизе НАСА говорится, что WFIRST сможет «... обнаруживать слабые инфракрасные сигналы из космоса, а также создавать огромные панорамы Вселенной ...». Его планируется запустить в середине 2020-х годов.
После недавнего преодоления важного рубежа НАСА дало WFIRST разрешение начать разработку и тестирование оборудования. Дизайн WFIRST уже продвинут, и космический телескоп использует много технологий, которые уже являются зрелыми. Это одна из причин того, что проектная стоимость проекта составляет всего около 3,2 миллиарда долларов, что намного ниже, чем стоимость JWST около 10 миллиардов долларов.
Конструкция WFIRST требует многих технологий, которые уже опробованы и верны, особенно компоненты телескопа Хаббл-качества. НАСА также говорит, что большая часть дизайна основана на уроках, извлеченных из трудного пути Джеймса Уэбба к завершению.
Следующим шагом для WFIRST является завершение разработки миссии. НАСА создаст испытательные блоки и инженерные модели, чтобы увидеть, выдержит ли конструкция как запуск, так и возможные операции в космосе. После запуска WFIRST выйдет на гало-орбиту в точке Солнце-Земля Лагранжа 2, так же, как и JWST.
«Благодаря беспрецедентному сочетанию широты и глубины, WFIRST откроет новую эру в рассмотрении нашей Вселенной».
Из видео НАСА «Имитированное изображение демонстрирует мощь НАСА с самого начала».
У WFIRST действительно интересные научные цели. Как инфракрасный телескоп, он подходит для решения больших вопросов о Вселенной. Одна из целей - ответить на некоторые вопросы о темной энергии, которая является движущей силой расширения Вселенной. Космологи хотят знать, как темная энергия изменилась с течением времени, и как и почему ускоряется расширение Вселенной.
Телескоп также будет работать на экзопланетах, одной из самых важных тем в астрономии. Мы до сих пор не знаем, насколько распространены такие солнечные системы, как наша, и как определяется обитаемость. WFIRST поможет астрономам ответить на эти вопросы.
Он будет использовать свой коронограф для непосредственного изображения больших экзопланет. Также понадобятся спектры этих планет для определения их атмосферного состава, что поможет нам обнаружить биосигнатуры.
Одна из самых интересных целей WFIRST - перепись экзопланет. НАСА планирует использовать феномен микролинзирования для завершения статистической переписи экзопланет в Млечном Пути. Микролинзирование - это когда невидимая планета за пределами нашей Солнечной системы движется перед далекой фоновой звездой. Гравитация планеты действует как линза, увеличивая свет звезды и делая его ярче. НАСА ожидает, что WFIRST обнаружит тысячи экзопланет таким образом, а некоторые документы предлагают 70 000 экзопланет.
Телескоп также будет решать другие вопросы, как они определены. Космическая наука - и космические телескопы - полны сюрпризов, поэтому, скорее всего, будут открытия, которые мы не можем предсказать заранее, и некоторые неожиданные результаты.
WFIRST будет предоставлять те же изображения с высоким разрешением, что и Хаббл, но с гораздо большим полем зрения. Пару месяцев назад НАСА выпустило видео, демонстрирующее мощь WFIRST. Как показывает видео, для портрета Хаббла в галактике Андромеды требуется более 400 отдельных изображений, которые будут сняты и объединены в одно. Хабблу понадобилось 4 года, чтобы это сделать. Мощный WFIRST сможет создать похожую мозаику только с двумя изображениями. И потребуется всего около 90 минут, чтобы захватить каждого из них.
Хотя WFIRST является инфракрасным телескопом, он отличается от JWST, который также является инфракрасным, несколькими способами. В то время как WFIRST обеспечивает панорамный вид на космос, JWST гораздо более чувствителен в инфракрасном диапазоне. Чувствительность JWST имеет свою цену. Для выполнения этих наблюдений требуется сильный холод, и у телескопа есть сложный и критический солнцезащитный экран, чтобы сохранять его прохладным. Этот солнцезащитный экран необходимо сложить и упаковать в ракету для запуска и развернуть до начала работы JWST.
WFIRST также является инфракрасным телескопом, но для него не требуется такая же низкая рабочая температура. Для этого все еще нужна система охлаждения, а не громоздкий и технологически сложный солнцезащитный крем. Рабочая температура JWST составляет 50 Кельвин (-223 ° C или -370 ° F). Рабочая температура WFIRST еще не определена, но в проектной документации NASA говорится, что она составляет около 200 Кельвинов (-73 C или -100 F).
И JWST, и WFIRST являются инфракрасными прицелами, и их задачи могут в некоторой степени перекрываться. Когда WFIRST находит что-то особенное, JWST может наблюдать это с большей инфракрасной чувствительностью. Этот тип перекрытия является строительным блоком миссий и проектов телескопов. Например, грядущая обсерватория Веры С. Рубин, которая увидит первый свет в конце этого года, будет обследовать небо на предмет переходных объектов. Когда обнаруживается что-то вроде сверхновой, другим телескопам будет поручено наблюдать за ней более внимательно.
На данный момент WFIRST финансируется только до сентября 2020 года. НАСА принимает эту административную меру предосторожности, потому что хочет завершить работу Джеймса Уэбба и запустить его в действие. Выполнение двух крупных и сложных проектов одновременно - обоих космических телескопов - усложняет оба проекта.
Ориентировочная дата запуска WFIRST - около 2025 года. Планируемая продолжительность миссии - пять лет.
БОЛЬШЕ:
- Пресс-релиз: НАСА одобрило разработку миссии по изучению вселенной и поиску планет
- НАСА: широкоугольный инфракрасный космический телескоп
- Технический документ: широкоугольный инфракрасный обзорный телескоп: 100 Хабблз к 2020-м годам
- Space Magazine: WFIRST получает свой коронограф, чтобы блокировать свет звезд и раскрыть их планеты
