Галактика Андромеды в различных спектральных диапазонах: радио, инфракрасном, видимом, ультрафиолетовом и рентгеновском.
Два года назад российский спутник «Спектр-Р», являющийся основой астрофизического проекта «РадиоАстрон», завершил свою работу в космосе.
Сейчас его заменил космический телескоп «Спектр-РГ», а в разработке находятся еще две обсерватории — «Спектр-УФ» и «Миллиметрон».
Давайте посмотрим, почему Роскосмос и Российская академия наук создают эти телескопы, и как продвигается их внедрение.
Начнем издалека, чтобы разобраться, почему астрономам недостаточно обычных телескопов на Земле.
▍Что такое мультиспектральная астрономия?
Как и в древние времена, сегодня основным методом получения человеком знаний об окружающей Вселенной является наблюдение колебаний электромагнитного поля или электромагнитного излучения.Поначалу человек просто изучал окружающее пространство уникальным природным средством – глазами.
Но наши глаза видят очень узкий диапазон длин волн электромагнитных колебаний, в том диапазоне, в котором наше Солнце излучает ярче всего, а атмосфера Земли передает лучше всего — видимом.
Наука открыла людям возможность посмотреть вокруг себя и в других пределах.
В зависимости от длины волны мы по-разному называем электромагнитные колебания.
Длинные волны – от километров до сантиметров – являются «радио».
Например, длина FM-радиоволны составляет около 3 метров, сотовая связь — 16 см, микроволны — 12 см, а экспериментальная сеть 5G в «Сколково» — 6 см.
Если длина волны укоротится менее чем на сантиметр и составит миллиметры или их доли – это уже миллиметровый диапазон излучения.
Это переходное состояние между радио и светом.
Если еще укоротить волны, то мы получим инфракрасное «тепловое» излучение, затем видимый свет, затем ультрафиолет, рентгеновские лучи и самое жесткое и энергичное излучение — гамма.
Все это называется «спектром электромагнитного излучения».
Наверное, у каждого на школьном уроке физики были такие графики: 
Они наглядно показывают, как мало реальной информации об этом мире воспринимают наши глаза – всего семь цветов, которые мы видим как радугу.
Все остальное, даже без науки, остается в темноте.
«электромагнитные волны создаются в процессах, связанных с выделением и передачей энергии, а из глубокого космоса до Земли доходит только то, что выброшено некоторыми крупномасштабными событиями: взрывы сверхновых, аккреционные диски черных дыр, воздействие космического излучения на газ и пыль.
И каждое событие имеет свою призрачную «подпись».
Излучение звезды зависит от ее температуры и состава, например, Солнце имеет максимальную яркость в видимом диапазоне света, но почти «черное» в гамма-диапазоне.
Молодые звезды – «голубые», старые – «красные».
Далекие квазары светятся практически во всем спектре.
То, что мы воспринимаем глазами как цвета, — это просто электромагнитные вибрации разной длины волны, например, длина волны красного света составляет 650 нанометров, а синего света — 450 нанометров.
По такому же принципу учёные создают цветные картинки из изображений в тех диапазонах излучения, в которых наши глаза вообще не видят, например, в инфракрасном или ультрафиолетовом, или даже рентгеновском лучах.
Центр галактики Млечный Путь в различных диапазонах рентгеновского света и радиоизлучения.
Излучение, достигающее Земли, не всегда напрямую совпадает с тем, что покинуло источник.
Разница зависит от скорости источника относительно приемника, расстояния и свойств среды между ними.
И только учет всего комплекса факторов дает возможность извлечь огромный объем данных о ближнем и далеком космосе: изучить строение, движение и эволюцию звезд, найти экзопланеты и черных дыр, наблюдать процессы в ядрах галактик, измерять расстояния в галактическом и галактическом масштабах, изучать свойства межгалактического и межзвездного пространства, заглядывать в прошлое галактик на миллиарды лет. В конечном итоге, чтобы лучше понять Вселенную, в которой мы живем.
Вот почему нам нужны мультиспектральные «глаза».
(Очень рекомендую книгу на эту тему.
«Многоканальная астрономия» ).
▍Зачем запускать телескопы в космос?
В межзвездном пространстве электромагнитные волны выдерживают воздействия гравитационных волн, межзвездной плазмы, газа и пыли, но самым серьезным препятствием на пути к Земле является наша атмосфера.Его плотность сравнима с десятью метрами воды, поэтому мы не боимся космического излучения, но им интересуются астрономы.
Даже если вы посмотрите на звезды с Земли через небольшой телескоп, вы сможете увидеть эффект рассеяния воздуха, а для некоторых электромагнитных волн (жесткого УФ, рентгеновского излучения, гамма) воздух вообще непрозрачен.
Чтобы уменьшить воздействие атмосферы, астрономы стараются подняться как можно дальше выше в горы для уменьшения слоя воздуха.
Кроме того, вам придется прятаться от цивилизации, которая поднимает пыль, светит в небо прожекторами, шумит в радиодиапазоне, а теперь еще и наполняет небо сотнями рукотворных «звезд» - спутников.
Пролет спутников Starlink в поле зрения одного из телескопов обсерватории CTIO
Поэтому только космонавтика обеспечивает наилучшую среду для изучения свойств наблюдаемой Вселенной – космоса во всех доступных диапазонах.
▍"Спектры"
В 80-х годах прошлого века учёные Советского Союза запланировали масштабную астрофизическую программу «Спектр», предполагавшую запуск целой серии тяжёлых космических телескопов.Наблюдение планировалось в радио-, миллиметровом, инфракрасном, ультрафиолетовом, рентгеновском и гамма-диапазонах.
Соответственно телескопы получили буквы: П, М, ИК, УФ, РГ.
К сожалению, приоритетами советской космонавтики в 80-е годы была гонка с Америкой: станции «Мир», «Энергия-Буран», безумное количество спутников-шпионов… СССР запускал две ракеты в неделю, но не для науки.
В 80-е годы была запущена всего пара телескопов: «Астрон» и «Гранат», но «Спектры» остались лишь в мечтах наших астрономов.
Потом распался Советский Союз, и наступили «дикие девяностые», в которых каждый играл как мог.
Например, специалисты Астрофизического центра ФИАН собрали в Пущино прототип телескопа КРТ-10 и начали наземные испытания.
Технически это был РТ-10, поскольку «К» означает «космос», а наземный прототип в космос не летал.
Но труд был вознагражден.
Астрофизикам, физикам и инженерам удалось создать и запустить в 2011 году первый из «Спектров» — «П», то есть «радио».
Его запуск открыл международную программу исследований с использованием радиоинтерферометрии со сверхдлинной базой — « РадиоАстрон» .
Главным преимуществом этого метода является возможность наблюдать самые яркие источники радиоизлучения в видимой Вселенной с беспрецедентным угловым разрешением.
Семь с половиной лет исследований дали результаты в изучении квазаров, пульсаров, межзвездной и межгалактической среды.
На мой взгляд, главная уникальность «РадиоАстрона» заключалась в том, что он, по сути, летал, несмотря на обстоятельства, в которых создавался в 90-е и 2000-е годы.
Важнейшую роль в этом достижении сыграл Николай Кардашев , который в 50-е годы был соавтором работы, теоретически обосновавшей создание гигантских радиотелескопов-интерферометров, а в последние десятилетия своей жизни вложил весь свой авторитет в запуск «РадиоАстрона».
Разработанная при участии Кардашева технология РСДБ существенно расширила возможности радиотелескопов за счет объединения их в решетки интерферометров.
Теперь множество антенн могло работать как одна большая.
Причем их можно объединять не только напрямую, но и дистанционно, т.е.
создавать радиотелескопы-интерферометры диаметром 12 тысяч километров.
Это не опечатка, все правильно: радиотелескоп размером 12 тысяч км.
РСДБ позволяет объединять антенны, расположенные по всей Земле, а значит, единственным ограничением является ее диаметр.
Космический «РадиоАстрон» позволил увеличить размеры радиоинтерферометра до 340 тыс.
км, и Кардашев стал свидетелем его успешной работы.
Позже эта же технология, использованная европейскими и американскими учёными, дала «фотографию тени чёрной дыры».
Другие Спектры также продвинулись вперед, например 1,7-метровое зеркало для ультрафиолетовый телескоп уже изготовлен на Лыткаринском заводе оптического стекла, а его гигантская труба, размером с автобус, ждет своего часа в НПО им.
С.
А.
Лавочкина.
Правда, были проблемы с финансированием и санкционированной электроникой, но, похоже, они смогли решить .
Рентгеновский «Спектр-РГ» , после многочисленных задержек и проблем, он наконец-то взлетел в 2019 году и теперь радует мировую науку.
Это также телескоп с тяжелая судьба , что требует отдельного рассказа.
Трудности с его созданием привели к исключению «Г» из его научной программы, т. е.
она наблюдает только в рентгеновских лучах и не предназначена для гамма-диапазона, но название решили не менять, чтобы не было второй «Спектр-Р».
В отличие от «РадиоАстрона», рентгеновский телескоп не наблюдает отдельные источники излучения, а картирует все видимое небо.
«Спектр-РГ» — тоже международный проект, но если «РадиоАстрон» имел иностранное участие в наземном обеспечении, то рентгеновское излучение наблюдается двумя телескопами: российским и немецким.
За каждые шесть месяцев работы «Спектры-РГ» составляется полная карта неба, и чем дольше будут проводиться наблюдения, тем большей «проникающей способности» добьются телескопы и тем больше источников рентгеновского излучения будет нанесено на карту.
О «Спектре-РГ» мы обязательно поговорим отдельно.
Что нам остается упомянуть, так это самый сложный и длинный «Спектр» — «Миллиметрон».
Его разработкой сегодня занимаются создатели «РадиоАстрона», которым помогает опыт, накопленный в предыдущем проекте.
Рендеринг Миллиметрона на фоне изображения инфракрасного телескопа Гершель.
Снимки Миллиметрона должны выглядеть примерно так.
Миллиметровый диапазон не менее важен для освоения космоса; В нем светятся облака межзвездной пыли и другие холодные объекты.
Удобство миллиметрового диапазона в том, что его можно наблюдать в телескоп как самостоятельно, так и с помощью технологии РСДБ.
В то время как наблюдения в миллиметровом диапазоне проводятся с Земли из высокогорных районов, например, массив миллиметровых телескопов ALMA расположен в чилийских Андах.
Если мы запустим «Миллиметрон», то вместе с ALMA он сможет повысить детализацию наблюдений на порядки.
С его помощью или отдельно можно гораздо точнее изучить окрестности черных дыр и определить, есть ли среди них «кротовые норы»; измерить спектральные искажения космического микроволнового фонового излучения и заглянуть в ранее ненаблюдаемое прошлое Вселенной; определить содержание сложных органических молекул в соседних звездных системах и даже попытаться найти сферы Дайсона, т.е.
более развитые и древние инопланетные цивилизации.
Каждое из этих направлений — это отдельный прорыв в знаниях о свойствах Вселенной, и европейцев, Корейцы и китайцы уже готовы участвовать в исследованиях, несмотря на достаточно раннюю стадию готовности проекта.
Наш следующий рассказ будет о том, как сегодня создается «Миллиметрон».
Теги: #астрономия #Научно-популярная #космонавтика #космос #Будущее уже здесь #роскосмос #ruvds_articles #ruvds_articles #РАН #Спектр-РГ #Спектр-УФ #Спектр-М #Спектр-Р
-
Ария2С + Openwrt
19 Oct, 24 -
Ударник Бтр-80
19 Oct, 24 -
Процесс Ответственности
19 Oct, 24 -
Вечер Лекций По Разработке Игр
19 Oct, 24 -
Как Я Сдал Cfa Level 1
19 Oct, 24 -
Разделение По Тегам В Нашем Блоге
19 Oct, 24
