Хаббл, Джеймс Уэбб… кто следующий и чем закончится гонка на телескопах?
Спикер: Вячеслав Авдеев — научный сотрудник Астрокосмического центра Физического института академии наук, автор канала «Улица Шкловского», 2-кратный финалист конкурса «Хрустальный пингвинопитек».
Доклад прозвучал 30 апреля 2022 г. на форуме «Ученые против мифов. Ищи на третьей планете» (организатор АНТРОПОГЕНЕЗ.РУ).
Александр Соколов: Привет, Вячеслав! Друзья, проголосуем. Где лучше всего расположить телескоп: в Подмосковье, в горах, в Антарктиде? А давайте будем руки поднимать. В Подмосковье? В горах? В Антарктиде? На околоземной орбите? На Луне? В точке Лагранжа L2? И, наконец, в гравитационном фокусе Солнца? Есть и такие. Прошу перейти по ссылке в чате или воспользоваться QR-кодом, проголосовать онлайн.
Вот у нас тут такой телескоп стоит. А космический телескоп мы бы тут могли на сцене подвесить?
Вячеслав Авдеев: Ну, смотря какой. Если мы захотели бы сюда затащить телескоп Джеймса Уэбба, а я напомню, что с тепловым экраном он почти 22 метра в длину и 15 в ширину, думаю, сцены этой было бы маловато. А вот Хаббл вполне себе сюда поместится. Так что, если вдруг есть - заносите, посмотрим. Ну а мы с вами сегодня обсудим некоторые спорные утверждения касательно телескопов как наземных, так и космических.
И, наверное, первое - что космический телескоп у нас более зоркий, чем наземный. Они вообще лучше, и зачем нам эти наземные телескопы нужны?
Полетел телескоп Хаббл, сразу пошли с него замечательные изображения, и как-то так в массовом сознании закрепилось, что непонятно вообще, чего на Земле делают. Вот есть космический телескоп, и с него идут такие замечательные снимки.
Вот два изображения. Одно из них снято телескопом Хаббл, другое -наземной обсерваторией VLT. И я вас уверяю, вот так сразу сказать, где есть кто, если заранее не знать, практически нереально. То есть на Земле тоже можно получать хорошие изображения космоса. Как? Вот сейчас будем разбираться.
Говорим мы не только про оптические телескопы, сразу говорю, а затронем весь диапазон электромагнитного спектра. И на всякий случай напомню, что свет — это электромагнитные волны. Самые короткие длины волн — это гамма-диапазон, чуть побольше - рентген, ультрафиолет, потом видимый, мы его, собственно, и видим, инфракрасный дальше мы уже не видим, но можем ощущать как тепло, и потом идет радио. Предлагаю вариант: И в принципе, если мы хотим сравнивать телескопы любого диапазона, у нас есть два основных параметра, по которым мы это можем сделать. И в принципе, если мы хотим сравнивать телескоп для любого диапазона с каким-то другим телескопом, у нас есть два основных параметра, по которым мы можем это сделать?
Первый — это чувствительность. То есть это то, насколько тусклые объекты наш телескоп сможет разглядеть. И чувствительность телескопа зависит от площади объектива, не важно: линза, зеркало, зрачок глаза - чем с большей площади собрали свет, тем более тусклые объекты на небе мы можем увидеть. Второй параметр хитрее, он называется разрешающая способность, или давайте попроще скажем - зоркость. То есть чем зоркость телескопа лучше, тем [более] мелкие детальки он у нас может рассмотреть. Для примера: я стою у дороги, мимо меня проносятся машины, и когда автомобиль вблизи, я понимаю, у него две фары: спереди и сзади. Вот эти фары есть, он удаляется, фары поближе, еще поближе, и в какой-то момент для моего глаза огоньки сольются, будет уже один огонек. А какой-нибудь орел, который видит гораздо лучше, чем человек, у него глаза более зоркие, у него по-прежнему там будет два огонька, потому что зоркость глаза орла повыше, чем у нас. От чего это зависит? И вот тут единственная формула в моем выступлении — это так называемый критерий Рэлея, из него нам важно знать, что чем больше диаметр оптической системы: линзы, зеркала, глаза, - тем мельче детальки мы видим. Но чем на большей длине волны мы смотрим, тем, наоборот, это хуже. Вот, допустим, есть телескопы одинакового размера: оптический и инфракрасный. Значит, оптический будет более зоркий, чем инфракрасный. А если такого же размера у нас есть еще ультрафиолетовый, он будет еще более зоркий, чем оптический. Ну и, казалось бы, отлично, давайте делать телескопы большого диаметра, будут они очень зоркие, но на Земле с этим есть проблемы, и называются они турбулентные движения в нашей атмосфере.
Вот картинка справа - видеозапись Луны через телескоп. Ощущение, будто бы мы на Луну смотрим через воду. Что-то там дрожит постоянно, как будто бы на дне океана стоим и наверх смотрим. Мы сидим на дне воздушного океана, и все эти неоднородности в атмосфере, потоки холодного и теплого газа перемешиваются и искажают картину. Но гораздо хуже здесь то, что на левой картинке — это видео звезды, снятое через большой телескоп. Глазом в такие телескопы не смотрят, но если бы мы посмотрели, увидели бы вот такую жесть. Это что? Дело в том, что вот эти все неоднородности в атмосфере можно представить как множество линзочек, собирающих и рассеивающих. И если зеркало телескопа большое, то на разных его участках соберется изображение от разных линз, и вместо одной звезды в поле зрения у нас вот такая вот белиберда. А теперь вспоминаем, что телескопы должны накапливать свет. Это минуты, может быть, часы. И вот эта непонятная штука, она размажется в такой блинчик. И какой бы большой телескоп мы ни выбрали, зоркость у него, начиная с какого-то момента, уже возрастать не будет, потому что мешает наша атмосфера. В общем-то, чтобы с этим бороться, в том числе и запускали телескоп Хаббл. Но примерно когда Хаббл полетел, у нас появились технологии, позволяющие побороться с атмосферой уже у нас здесь, на Земле. И самое успешное — это так называемая адаптивная оптика.
В чем суть? Мы в оптическую схему телескопа добавляем еще один элемент. Это гибкое плоское зеркало, которое крепится на специальных моторчиках- актюаторах, они могут очень быстро менять положение, и форма зеркала меняется. Далее телескоп наблюдает на небе звезду, анализирует все ее искажения (ее колбасит страшно), компьютер анализирует, как атмосфера исказила ход лучей и как нужно изменить форму пластинки, чтобы сработать в противофазе, чтобы сделать такое антикривое зеркало и все исправить. Информация на моторчики передается, моторчики меняют форму зеркала: шел искаженный волновой фронт, а дальше уже идет нормальный луч без искажения. Но представьте, насколько это сложная задача. В реальном времени наблюдаем звезду, компьютер должен это проанализировать, просчитать, передать информацию на моторчики, они построятся, и все это желательно за время 1/1000 секунды. Потому что если это будет сильно дольше, то мы подстроим форму зеркала, а атмосфера уже изменится, мы каждый раз будем опаздывать, поэтому нужно это делать как можно быстрее. Еще одна проблема: не всегда в поле зрения у нас есть яркие звезды, которые можно наблюдать. Что делать? И вот видите, телескопы в небо стреляют лазерами. И нет, они не сбивают пришельцев, которых там нашли. Мощный лазер на высоте 90 километров примерно возбуждает атомы натрия, они излучают, и в небе загораются искусственные звезды, которые уже будет анализировать система адаптивной оптики. Чем больше поле зрения телескопа, тем больше лазеров. Поэтому один – редко, четыре, у больших телескопов будет восемь и, может быть, даже со временем больше.
Успехи оказались колоссальными. Вот примеры снимков без и с использованием адаптивной оптики. И вот несколько лет назад Интернет оббежал снимок планеты Нептун очень показательный, потому что слева - это наземная обсерватория VLT, опять же, без адаптивной оптики, по центру – Хаббл, а справа - VLT, но с адаптивной оптикой. И заметьте, получилось лучше, чем у Хаббла. Конечно, можно возразить: но Хаббл 2 метра 40 сантиметров, а VLT-то больше 8 метров! Да, все верно. Но в космос VLT не летит, он у нас здесь стоит, на Земле, и уже может делать такие изображения.
И еще важный момент: обсерватория — это не только телескопы. То есть все вот эти красивые снимочки, которые мы так любим, - это побочный продукт того, чем занимаются астрономы. Потому что мы хотим получить изображение, снять его спектр, да не всего участка, а каких-то отдельных его участочков, да желательно с хорошей чувствительностью, да с хорошим спектральным разрешением, да еще там если что-то яркое такое есть, хорошо бы на это масочку наложить. Нужны научные приборы. Но когда мы запускаем телескоп в космос, это всегда компромисс: массогабаритные какие-то характеристики, энергопотребление, тепловыделение. И в конце концов, в случае поломки на орбите слесарь Вася не придет чинить нам телескоп. А на Земле таких проблем нету. На Земле тоже обычно это компромисс с тем, что мы хотели бы сделать и тем, что позволит нам сделать наша атмосфера. Но в любом случае на Земле мы не ограничены ни по энергопотреблению, ни по размеру этих приборов. Поэтому смотрите список научных приборов VLT на Земле и список Джеймса Уэбба. Я не принижают достоинство Джеймса Уэбба, он замечательный, но приходится идти на компромисс и в том, и в другом случае. Поэтому наземные и космические телескопы это не конкуренты, они дополняют друг друга. И часто одна и та же научная группа наблюдает что-то и в космосе, и на Земле, данные эти суммируют и уже потом пишут какие-то научные статьи.
Следующее утверждение. Но будущее-то за космическими телескопами, ну что вы к этой Земле привязались? Вот даже Илон «Наше все» Маск как-то писал: «Ребята, на орбите уже почти 5000 спутников. Скоро туда полетят наши starlink’и. Они, конечно, безопасны для астрономов, но все остальные спутники вам вредят. Чего вы ждете? Запускайте телескопы на орбиту». Спасибо, Илон, без тебя бы мы точно не знали, что делать.
Но чем нам мешает Земля, кроме того, что атмосфера дрожит, и с этим мы как-то, вроде, можем бороться? Световое загрязнение. Сейчас объясню, в чем проблема. Поглощение в атмосфере: длины волн электромагнитных у нас многие поглощаются. Даже не так. У нас есть всего лишь два небольших окна, через которые атмосфера прозрачная: это видимое и радио. Все остальное, увы, вроде бы, никак. Световой день. Потому что если радиоастрономам, опять же, все равно, то в оптике половину времени в сутках наблюдать мы не можем, потому что небо у нас довольно светлое. Погодные условия. Вот я подал заявку на телескоп, мне ее одобрили, сегодня день моих наблюдений, и внезапно облака ночью - и все. А после меня уже другие люди в очереди, я не смогу сказать: «Ребята, не получилось. Дайте мне еще время», - «Извини». Ну и да, еще одна проблема, что половину небесной сферы на Земле мы не видим, потому что от нас ее загораживает непрозрачный слой силикатных пород - это вообще-то наша планета. И часто многие думают, что в космосе таких проблем нет.
Ну что же, световое загрязнение или засветка. Вот карта засветки Восточной Европы, хорошо узнаем все крупные города, они совершенно четко видны, и смотреть небо в них бесполезно. Более того, у обсерваторий в России часто есть такая проблема, что их вроде бы строили в безлюдных местах, а потом туда подбираются застройщики, и возникают какие-то жилые комплексы, дороги прямо чуть ли не в охранной зоне телескопов. И поди докажи, что, ребята, так делать не нужно. Отдельная проблема для любителей астрономии, потому что все сложнее найти место, где небо темное, чтобы там провести какие-нибудь наблюдения, получить красивые снимки. Но такой проблемы нет обычно у крупнейших мировых обсерваторий. Почему? Они стоят настолько в негостеприимных и неприятных местах, что только сумасшедший застройщик решит там что-то возвести. Это пустыни, очень холодные, очень сухие, это склоны вулканов, вершины гор. То есть там обычно людей живет мало, обычно вообще никто не живет. Поэтому скажем так: загрязнение — это проблема для всех, кроме самых топовых обсерваторий мировых.
Следующее - поглощение в атмосфере. Да, это проблема. Справа картинка, она уже в Интернете много, где светилась. Это непрозрачность нашей атмосферы в разных лучах. И мы видим, что гамма, рентген и ультрафиолет вообще недоступны для наблюдения с поверхности планеты, только из космоса. Ну как, ближнего ультрафиолета немножечко нам для загара хватит, но не более того. Дальше видимое окно, дальше непонятная чересполосица ближнего инфракрасного диапазона, потом снова непрозрачность, снова непонятная чересполосица, мы входим в радио-окно, и дальше резко все это обрывается на примерно 10-20 метрах, ионосфера уже не пускает к нам эти длины волн. Даже в оптике не все так гладко, как мы привыкли думать, потому что вот картинка слева, спектр солнца: желтое - это какой он был бы без атмосферы, а красное - это, собственно, то, что мы на уровне моря можем измерить. И в видимом в диапазоне не очень, а в инфракрасном ближнем опять же начинаются проблемы, куча каких-то линий, прямо такая расческа, но почти везде написано H2O, то есть это вода, это водяной пар. А у молекулы воды очень много линий поглощения и в ближнем инфракрасном, и наоборот, в коротковолновом радио. Поэтому сразу идея: если нам вода мешает, может быть, нам как-то над водой понаблюдать, ведь она же в основном у поверхности?
И да, сейчас строятся обсерватории в очень сухих местах: склон Мауна-Кеа, какая-нибудь пустыня Атакама и прочее, и прочее. Там появляется возможность пронаблюдать те диапазоны, в которых атмосфера непрозрачна. Еще хороший пример: с 10-го по 22-й год работала обсерватория SOFIA. Это переделанный NASA Боинг 747, на борту его поставили 2,5-метровый телескоп. Самолет поднимался на высоту от 12 до 14 километров и проводил там наблюдения. Потом проект закрыли. Сказали: «Знаете, ребята, все-таки нужно платить за топливо, за техобслуживание самолета, зарплату пилотам. А зачем все это делать? Давайте лучше запускать телескопы на воздушных шарах». И сейчас есть небольшие телескопчики, и готовится к запуску проект ASTHROS (Astrophysics Stratospheric Telescope for High Spectral Resolution Observations at Submillimeter-wavelengths). Это будет воздушный шар с телескопом класса SOFIA, только он будет подниматься выше, до 40 километров. Там специально будет особый подвез, чтобы эти качание от ветра как-то максимально сгладить. Запускать его будут не как самолет летает несколько часов, а на месяц. И вот он там вокруг Антарктиды делает круги по небу, потом его спускают, техобслуживание и можно снова запускать. Посмотрим, что у них получится. И да, это наблюдение в тех диапазонах, которые так с поверхности были бы невозможны. Но опять же это только ближний инфракрасный и коротковолновый радио, потому что далеко не все даже так мы можем посмотреть. Атмосфера — это все-таки проблема.
Но нам еще говорят такую вещь, что на Земле постоянно [что-то] мешает, половину неба мы не видим. Но в космосе на самом деле тоже нам вечно кто-то мешает. Вот левая картинка показывает, как Хаббл снимал одно из своих глубоких полей. Что это такое? Это Хаббл наводится на один участок на небе и долго-долго в течение многих суток накапливает оттуда свет, чтобы проявились самые далекие, самые тусклые объекты. Вот в этот момент для этого снимка он накапливал свет, по-моему, больше 11 суток. И посмотрите, где этот участок на небе находится, он близко к полюсу. А почему? А потому что Хаббл вращается на низкой околоземной орбите. И если выбрать что-то поближе к экватору, у нас то Земля попадает в кадр, то Солнце, а это вообще для Хаббла очень вредно. Поэтому, если мы хотим длительное время смотреть на какой-то участок на небе, то этот участок нужно выбирать там, где нам позволяют возможности Хаббла. Вы сейчас скажете: «Но Джеймс Уэбб-то дальше, чем Хаббл, до него 1,5 млн. километров. Наверное, с ним-то никаких проблем нет?» Отнюдь. Вот справа углы обзора Джеймса Уэбба. Такая беленькая штука — это я попытался сбоку изобразить Джеймс Уэбб, не знаю, наверное, более-менее получилось. Значит, та часть неба, которая закрыта тепловым экраном, она вообще недоступна. Антисолнечное положение у Джеймса Уэбба тоже недоступно. И фактически он видит на небе полоску шириной 50 градусов. И да, в течение года из-за того, что Уэбб вращается по орбите, эта полоса тоже поворачивается. Но можно представить такую ситуацию, что что-то на небе интересное случилось, все туда смотрят, а Уэбб не может и не сможет еще несколько месяцев, например. Ну, простите, ребята, вот такие ограничения у нас в космосе.
Отдельная проблема — это стоимость. Потому что, если мы сравним, космические телескопы стоят сильно дороже, чем наземные. Хаббл, если перевести его стоимость в современный курс доллара, то это 16 миллиардов. Джеймс Уэбб – 10. В час у них довольно дорогое обслуживание. А вот VLT (я тут поставил звездочку, потому что мне было сложно перевести немецкие марки 90-х годов в Евро 2002-го) я переводил, у меня получилось полмиллиарда. Возможно, я ошибся, но порядок такой. То есть сильно меньше, чем космические телескопы. И сейчас строится в Чили телескоп нового поколения оптический - extremely large telescope – ELT, зеркало больше 39 метров. И вот первая очередь по стоимости - это 1,3 миллиарда, то есть гораздо дешевле, чем космические телескопы. А как мы знаем, кое в чем мы с ними можем побороться.
А вот насчет спутников, о которых говорил Маск, что они опасности не представляют, это оказалось очень большой проблемой. Потому что как только полетели первые starlink, пошли такие замечательные изображения: снимали люди галактику, а вместо галактики сняли, как замечательно starlink’и набирают высоту и видны. Причем Маск-то обещал как: мы их сделаем темными, они мешать не будут. Да, глазом они не видны. Но вот та яркость этих спутников, которую они с темным покрытием достигают, это все равно, как астрономы называют, фонари. Фонари — это очень яркие объекты, которые действительно могут мешать. Поэтому, может быть, прав был Илон «Наше все» Маск, может быть, запустить телескопы в космос? Но в космосе-то тоже такие же проблемы.
Вот это исследование опубликовано было недавно, наверное, в феврале этого года. Ученые вместе с волонтерами гражданской науки отсмотрели множество снимков Хаббла в период с 2002-го по 2021-й год, и они искали кадры, где видны следы спутников, то есть тех спутников, которые по орбите двигались выше, чем телескоп Хаббл. И оказалось, что в среднем 3% снимков имеют такие следы. Более того, это количество растет. Если в среднем 3%, то в 21-м году уже 6%. В некоторых случаях это не страшно, когда спутник пролетал далеко от объекта, который интересовал, а в некоторых случаях это прям запоротый кадр, и нужно делать его заново. И самое главное: в 21-м году было всего 1,5 тысячи starlink’ов и 320 OneWeb’ов. И вот авторы делают прогноз, что если к 30-м годам количество спутников на орбите достигнет 100 тыс., а это полное созвездие starlink, максимально 42 тыс. аппаратов хочет Маск, это Kuiper от Амазон, это Oneweb, это китайская вот эта система, то до 50% снимков Хаббла будет с треками, то есть многие из этих снимков будут испорчены. Что делать с этим? Это вообще хороший вопрос и не тема сегодняшнего выступления. В общем, вот проблема: и на Земле, и в космосе.
Дальше утверждение: телескопы будущего будут огромными. И это логично, казалось бы. Мы хотим чувствительный телескоп - нужно большое зеркало, мы хотим зоркий телескоп - нужно большое зеркало. И вот большое зеркало. Проект Европейской Южной обсерватории - телескоп OWL. Диаметр зеркала 100 метров, сам телескоп еще больше. Купол должен был съезжать с телескопа, чтобы он мог наблюдать, потому что купол был настолько огромный, что сам вносил искажения в движение воздуха в районе телескопа. Отменили этот проект.
Другой отмененный гигант - телескоп LUVOIR. Вот он похож на Джеймса Уэбба такого на максималках, да? На самом деле нет. Это скорее Хаббл на очень жестких стероидах. То есть это телескоп, который должен был наблюдать в видимом диапазоне и немножко захватывать так же, как Хаббл, близкий инфракрасный и ультрафиолетовый. Два было варианта этого телескопа: один, по-моему, метров 8, другой - аж 15. Отменили оба проекта, сказали: «Нет, ребята, денег на LUVOIR не будет. Не полетит».
Ну и вот такие бывают проблемы, когда мы хотим большие телескопы: ясным осенним деньком (не было ни ветра, ничего такого) внезапно сложилась, как карточный домик, 100-метровая тарелка телескопа Грин-Бэнк. Только что он был - и вот груда металлолома - ошибка, просчет в конструкциях.
Сначала: что нам мешает сделать большие телескопы? Есть предел прочности конструкции: чем больше телескоп, тем сильнее нагрузка, и это может быть фатально. Погода: то жарко, то холодно, что-то там расширяется-сжимается, влажность меняется, сейсмическая активность - все это влияет. Плюс, чем больше телескоп, тем больше будет расти и стоимость, и время строительства, причем нелинейно. Ну и могут быть еще всякие разные другие обстоятельства для больших телескопов. И нужны ли нам большие телескопы?
Вот, допустим, у нас задача: мы хотим рассмотреть планету типа Земли в видимом диапазоне оптическом на расстоянии 100 световых лет. Вот какой нам нужен телескоп, чтобы порядка одного пикселя у нас получилось изображение? 90 километров. Вот Санкт-Петербург, а вот зеркало телескопа - сравните, какой он должен быть. Вы скажете: один пиксель - несерьезно, давайте 1000 на 1000 пикселей. Какого размера должен быть телескоп? В 1000 раз больше - 90 000 километров. То есть если даже эта махина, она будет в 7 с небольшим раз больше, чем Земля, вот такая на орбите (я попытался нарисовать), и даже если толщина вот этого отражающего слоя будет всего лишь несколько атомов, вес будет триллионы тонн. И самое главное - как телескоп это работать будет очень плохо, потому что из-за давления солнечного света это зеркало за год улетит за пределы Солнечной системы. То есть это будет хороший солнечный парус, а никакой не телескоп. Хотели одно - получили другое. Очень обидно.
А как же нам посмотреть на экзопланеты? Это же ведь хочется. И тут нам помогают системы с незаполненной апертурой. Вернее, пока не помогают, но в принципе могут. Кто смотрел фильм «Контакт», помнит: там героиня принимала сигналы от пришельцев вот на этой системе из 27 тарелок, соединенных вместе - это интерферометр VLA. То есть как это все работает? Вот эти отдельные тарелки, они одновременно смотрят один источник на небе, собирают данные и обрабатывают их так, что как будто бы это не отдельные тарелочки, а части огромной такой виртуальный тарелки. И получается, что площадь этой виртуальной тарелки, она равна сумме всех площадей всех этих маленьких тарелочек, ее максимальное разрешение будет соответствовать максимальному расстоянию между этими маленькими антеннками. А конструкция гораздо проще и гораздо дешевле. И вот когда такие системы стали применяться, оказалось, что можно обойтись и без гигантских тарелок, которые то и дело падают не пойми почему. Вот справа у нас обсерватория ALMA, которая по похожему принципу работает, только на меньших длинах волн, и расстояние между телескопами максимальное больше, то есть ALMA более зоркая.
А вообще, еще в 60-х годах трое советских ученых Матвеенко, Кардашев и Шоломицкий предложили вот такую идею, что давайте мы также будем наблюдать источники на небе антеннами, которые находятся вообще на разных континентах, обрабатывать их как будто бы это части одной большой антенны, ну и получим телескоп размером максимально с Землю. И вот эта технология позволила в 19-м году получить первое изображение тени сверхмассивной черной дыры в галактике М-87. Когда некоторые знакомые его увидели, сказали: «Так, а что не резкий снимок-то? В фильме «Интерстеллар» все было резко и красиво. А это что такое?» Тут нужно понимать, что размеры этого темного пятнышка — это угловые. Это я кладу яблочко на Луну и с Земли смотрю, вот под тем же примерно углом вижу. А если мы хотим ее более резкую, значит, нужно либо длину волны уменьшать, но тут уже атмосфера начинает сильно мешать, либо увеличивать расстояние между телескопами. Но простите, вот уже вся Земля, мы Землю-то надуть не можем. Или можем?
Как ни странно, в некотором смысле можем. Тот же самый Кардашев предложил, что давайте вообще-то запускать радиотелескопы в космос и в таком же режиме интерферометра наблюдать вместе с наземными. И вот Радиоастрон работал на орбите у нас с 2011 по 19 год, у него была вытянутая орбита, и в максимально дальней точке это было почти 350 000 километров. То есть виртуальная тарелка достигала максимального размера 350 000 километров. А сейчас в России разрабатывается телескоп нового поколения “Миллиметрон”, у него будет два режима работы: один просто очень чувствительный зоркий криогенный телескоп, а другое - тоже часть гигантского интерферометра, только он работает на куда меньших длинах волн и находится дальше от Земли, на расстоянии 1,5 млн. километров. То есть получаем такую виртуальную тарелку размером до 1,5 млн. километров.
И если мы так попробуем пованговать в будущее, как же это все будет развиваться, то, скорее всего, тяготеть мы будем именно к таким не единым большим телескопам, а к множеству обсерваторий на Земле, работающих как единое целое в радио и в миллиметровом диапазоне, это уже на Земле реализовано. Дальше, скорее всего, нам очень будет мешать атмосфера, но если у нас не межконтинентальные расстояния, а телескопы стоят недалеко друг от друга, то и в оптике можно подобную систему сделать, и обсерватории типа CHARA и VLT как раз это доказывают. Ну а в космосе атмосферы нет, там вообще мы можем запустить рой телескопов не очень больших, зато работающих синхронно. И получается, что хоть радио, хоть инфракрасное, хоть видимое, хоть ультрафиолетовое излучение мы можем такими инструментами собирать и получать гигантские тарелки.
Далее часто такой вопрос: говорят, что Луна — это вообще-то хорошее место для телескопа, а давайте запускать телескоп на Луну. Луна — это спорное место для телескопа, потому что, как минимум, половину неба мы не видим по той же самой причине, что и на Земле. Также Солнышко иногда нагревает Луну очень и очень сильно, там 150 градусов, то есть не всякий диапазон мы можем освоить. Но вот, наверное, тот диапазон, в котором Луна незаменима, это те самые длинные радиоволны больше 10 метров, которые на Земле мы никак наблюдать не можем, ионосфера их отражает. А если мы запустим космический телескоп на орбиту, то ионосфера будет помехи очень сильные давать, а вот на обратной стороне Луны это вполне себе возможно. И вот в NASA в программе инновационных концепций есть такой проект: запустить роботов на Луну, они растянут специальную проволоку и создадут в кратере телескоп. Сначала была мысль три километра, потом говорят: «Давайте километр». Потом говорят: «Ребята, но хоть 350 метров. Дайте денег – сделаем». Ну вот действительно мы увидим Вселенную в том диапазоне, в котором никогда ее не видели. Интересно посмотреть.
И еще одна идея, о которой я не могу не сказать — это использовать гравитацию в качестве линзы. Астрономы давно знакомы с таким явлением -гравитационная линза. Вот здесь на картинке знаменитая “космическая подкова”. Это эллиптическая галактика, позади которой, видимо, есть другая галактика. И тяготение массивного тела, оно искажает пространство-время, искривляет световые лучи. И вот оно приблизило изображение той галактики, деформировало его и сделало гораздо ярче. А есть определенные математические методы, какими можно это попытаться собрать обратно в изображение галактики.
И вот наш соотечественник, который уже, правда, давно живет в США, работает в NASA, Вячеслав Турышев предложил такую идею: а давайте использовать тяготение Солнца как линзу. То есть, идея такая: Солнце, оно тоже собирает лучи. Но вот этот гравитационный фокус Солнца (а это не точка, у Солнца это такая линия) начинается на расстоянии в 550 раз дальше, чем Земля от Солнца. Да, это далеко. Но можно сделать вот что: мы находим планету, у которой есть подозрительные биосигнатуры: вода, линии воды, линии кислорода, еще что-нибудь, запускаем в противоположную точку телескоп на расстояние в 550 раз дальше, чем Земля от Солнца, вокруг Солнца появляется линза этой самой экзопланеты. Вот такое колечко, как я пытался здесь изобразить. Телескоп его наблюдает, а дальше особыми математическими методами можно из этого восстановить изображение планеты. Насколько такой телескоп будет круче Хаббла? Ну, скажем так, во столько раз, во сколько Солнце больше, чем Хаббл. Ну, примерно. То есть, если мы посмотрим на планету у звезды Проксима Центавра b — это ближайшая к нам экзопланета открытая, то разрешение будет примерно 500 метров на пиксель. То есть если у инопланетян там есть торговый центр, рассмотреть его можно будет. Конечно же, если есть инопланетяне эти самые.
Ну и последнее утверждение, которое я часто слышал, что вообще-то у нас только Хаббл же был в космосе, а сейчас полетел Джеймс Уэбб, а до него-то вообще никаких телескопов не было и нету.
Я попытался составить список. Это телескопы по диапазонам. В некоторых местах тут названия повторяются, потому что один и тот же телескоп мог наблюдать, допустим, и в ультрафиолете, и в рентгене. Но тем не менее, вот сколько их было. И если бы я захотел еще составить список, что планируется, он был бы примерно такой же. То есть телескопов у нас было очень много, и не Хабблом единым.
Ну а в заключение - больше телескопов, хороших и разных. Любите науку.
И кому интересно, вот тут по ссылке можно что-нибудь почитать по теме. Спасибо за внимание.
Александр Соколов: А мне интересно взглянуть, как проголосовали наши зрители. Давайте посмотрим, а Вячеслав прокомментирует.
Вячеслав Авдеев: Ну, я думаю, что после моего выступления стало понятно, что для разных задач нужны разные телескопы. В Подмосковье, слава богу, никто строить их не захотел, и хорошо. Удивительно много набрала Луна. А так для чего-то подойдет и орбита, в точке Лагранжа L2 тоже замечательное место, но дальше лететь. Вот Антарктида, кстати, неплохое, потому что Антарктида очень сухая, и как раз там можно наблюдать в тех диапазонах, которые недоступны просто где-то у нас поближе.
Александр Соколов: А вы, кстати, когда составляли этот список, еще обсуждали вариант «на дне океана», да?
Вячеслав Авдеев: У нас много было идей.
Александр Соколов: Так, ну а сейчас здесь начнется битва на телескопах.
Готовы ли вы ответить за свои слова? На сцене вредный оппонент.
Александр Соколов: Очень вредный Дмитрий Селезнев, астрофотограф, автор канала DS_astro, победитель конкурса “Хрустальный пингвинопитек”. Прошу.
Дмитрий Селезнев: Здравствуйте. Здравствуй, Вячеслав.
Вячеслав Авдеев: Здорово!
Дмитрий Селезнев: Я тебя слушал, у меня сердце кровью обливалось, я так скажу. У меня такое ощущение, как будто это такая теоретическая, очень подробная, но методичка. И очень грустно, когда вся эта теория, она начинает спотыкаться о суровую реальность. Вот ты говоришь: наземные телескопы в каких-нибудь диких местах, где не придет никакой застройщик... А вот нет такой мысли, что Южная Америка, допустим, это страна с богатой давней культурой, вот мы найдем сейчас себе какое-нибудь место для телескопа, вложим кучу денег, а тут придут местные и скажут: «А это вообще-то наше святое место. Вы тут начали строить. Отменяйте всю стройку!»
Вячеслав Авдеев: Я понял. Насчет Южной Америки, как раз в пустыне Атакама не так-то много местных. И обычно, когда начинается строительство обсерватории, делают как: если местные есть, их привлекают, и это даже выгодно, потому что телескоп, он ночью-то работает, а днем туда можно водить экскурсии. Значит, нужно туристам где-то останавливаться, что-то кушать, нужен транспорт. Часто инфраструктура улучшается в тех районах, где ставится обсерватория, потому что нужно же все это привезти. Например, зеркало для телескопа изготавливается не на месте строительства, правда? Улучшается транспортная доступность. Телескоп обычно - это хорошо.
Дмитрий Селезнев: Ну, нам-то, астрономам, хорошо.
Вячеслав Авдеев: А вот всем хорошо, людям хорошо - у них деньги появляются, у них зарплаты растут. Поди, плохо?!
Дмитрий Селезнев: Ну да. А вот жители Гавайев с тобой, допустим, не согласны.
Вячеслав Авдеев: А жители Гавайев — это не Южная Америка.
Дмитрий Селезнев: Я знаю. Гавайи — это ваше слабое место. История с TMT - ты специально ни слова об этом не сказал, я понимаю. Потому что вбухали кучу денег, тридцатиметровый телескоп - круто! Мы сейчас так все пронаблюдаем отлично! Начали строить - приходят активисты, говорят: «Это наша святая гора, мы вам не дадим ничего строить», - блокируют дороги, приезжают крутые голливудские звезды похайпиться – известное дело.
Вячеслав Авдеев: Ты знаешь, это очень сложная тема, мы можем час с тобой дискутировать. Но давай так, я кратко скажу, в чем была проблема. Во-первых, не вбухали много денег, они проработали проект, нашли площадку, расчистили, провели работу с местными жителями: «Ребята, смотрите, мы сейчас вам построим тут крутой телескоп, будут рабочие места, будет все», - эффект оказался обратный. То есть опросы показывали, что в целом население поддерживает эту стройку, но появилось активное меньшинство, которые пошли бороться. Скорее всего, это был такой элемент политической борьбы под эгидой того, что «вы наши корни уничтожаете». И шли суды. Один из судов причем был очень интересный. Они там решали, что же такое Мауна-Кеа, вот эта гора, на которой стоят телескопы (их там много, кстати, уже), для местных жителей. И вот они обсуждали: гора вся святая, святые на ней отдельные участки или свят столб воздуха, который над горой идет в небо и уходит в космос?
Дмитрий Селезнев: И что, там теперь и Хабблу летать нельзя?
Вячеслав Авдеев: Хабблу - нет, конечно. Ты что? Нет, естественно, там в чем была проблема: эта культура — это вообще-то нью-эйдж. То есть вот эта культура гавайских народов почти полностью была уничтожена в XIX веке, и сейчас ребята ее пытаются реконструировать, не всегда понимая, что они делают. Но главное - громко кричать и говорить, что это наше. Я ни в коем случае не хочу это как-то принизить, но это действительно проблема. Приезжали звезды: Стейтем, Момоа…
Дмитрий Селезнев: Не Стейтем, а Дуэйн Джонсон.
Вячеслав Авдеев: Джонсон. Я их путаю, они оба лысые. А семья у кого? Семья у Стейтема, окей.
Дмитрий Селезнев: Бликуют одинаково просто, да?
Вячеслав Авдеев: Да-да, бликуют одинаково [смеется].
Дмитрий Селезнев: Ладно, хорошо, это вот то самое, что ты сказал, «активное меньшинство». То есть [никто?] вроде как не против, а тут возникают какие-то чуваки, которые все блокируют. Сколько их там было? Человек сто, но они заблокировали дорогу и не просто стройку заблокировали, они перекрыли каналы снабжения обсерватории, которые уже там были.
Вячеслав Авдеев: Gemini, все верно.
Дмитрий Селезнев: Gemini.
Вячеслав Авдеев: Не давали подвозить хладогент для охлаждения матриц.
Дмитрий Селезнев: И вот у меня вопрос, на который ты мне не ответишь, и никто из астрономов мне не ответит: что делать, если такое активное меньшинство будет вот так появляться? Вот в Атакаме сейчас внезапно появятся какие-нибудь коренные жители, пять человек, которые говорят: «Вот ваше VLT, оно на кладбище нашего древнего племени. Убирайте!»
Вячеслав Авдеев: Значит, во-первых, что сейчас TMT…
Александр Соколов: Блогеры, вы хоть ближе к астрономии. Вы каких-то активистов будете тут обсуждать еще час.
Дмитрий Селезнев: Потому что эти самые активисты мешают астрономии. Александр, я и вам пооппонировать могу!
Вячеслав Авдеев: Значит, сейчас что происходит на Гавайях? Сейчас они сделали комиссию. На Гавайях есть комиссия, которая привлекает вроде как местных для того, чтобы решать вопросы, чтобы местные следили за стройкой. Очень странные пишутся там тексты о том, что европейская наука какая-то неправильная, а теперь мы будем учитывать мнение местных верований, и наука у нас будет правильной. Я не знаю, для кого они это пишут: либо чтобы все успокоились, либо, возможно, действительно что-то там будет по-другому. Я скажу так, давай финал подведем: мне кажется, это скорее исключение. То есть мы знаем только одну точку такую, где это случилось. И более того, у строителей TMT есть план Б: если вдруг в итоге не удастся договориться с местными жителями, то стройка переносится на Канары. На Канарах нету никаких племен, потому что они, к сожалению, погибли при освоении от эпидемий и от войны с испанцами.
Дмитрий Селезнев: Потом окажется, что выжил один. Один выжил!
Вячеслав Авдеев: Нужно доказать, что ты местный. Ты же языка даже не знаешь гуанчей.
Дмитрий Селезнев: Это ладно. Пойдут на уступки, активное меньшинство победит.
Вячеслав Авдеев: Пока еще нет, но это возможно. Тут я согласен.
Дмитрий Селезнев: Мы к этому идем.
Вячеслав Авдеев: Но пока это один пример. Это один пример.
Дмитрий Селезнев: Ладно, давай дальше пойдем. Ты как-то так вскользь обошел эту тему, а вот люди голосовали. Мы видели результаты голосования, а ты об этом буквально один слайд показал - телескоп на Луне. А чего же ты не сказал, что телескопы на Луне вообще-то уже были? Два!
Вячеслав Авдеев: Были.
Дмитрий Селезнев: Был в составе миссии Аполлон-14 (сейчас скажут, что не было никаких Аполлонов!). И был Чанъэ-3, который уже без людей работал. Те самые ультрафиолетовые телескопы, о которых ты говорил - ты о них вообще ничего не сказал. И как-то эту тему: «Ну, телескоп – что-то сложно как-то. А охлаждение…».
Вячеслав Авдеев: А зачем он там? А зачем телескоп на Луне?
Дмитрий Селезнев: Телескоп на Луне? Потому что Луна, во-первых, очень удобна с точки зрения навигации. Напомни, насколько она медленнее Земли вращается? В 28 раз, если мне память не изменяет, да?
Вячеслав Авдеев: Нет, я не совсем понимаю, при чем здесь это? Мне кажется, что когда ты телескоп запускаешь в космос, тебе нужно просто запустить в космос. Когда ты запускаешь телескоп на Луну, тебе нужно его посадить на Луну. Это гораздо сложнее задача. И поэтому у тебя должны быть аргументы очень серьезные, почему телескоп тебе нужен именно на Луне, а не просто на орбите?
Дмитрий Селезнев: Потому что, как ты сказал, Луна блокирует излучение.
Вячеслав Авдеев: Да, для длинных радиоволн. Поэтому это оправдано для длин волн больше 10 метров. А вот, например, рентгеновский телескоп, думаю, так: у тебя было на луноходе место, а что туда еще добавить? Какой прибор научный? Давайте телескоп поставим! Почему? Потому что можем! Вот поставили.
Дмитрий Селезнев: Мне кажется, вся астрономия так и работает. Делаем, потому что можно.
Вячеслав Авдеев: Ты знаешь, я думаю, астрономия работает, потому что не можем, но хочется. Понимаешь, надо попробовать.
Я об этом не сказал, потому что я не думаю, что много статей было написано по наблюдениям в этих телескопах. А вот то, что хотят все-таки сделать в рамках программы инновационных концепций - это реально еще полностью не освоенный диапазон. И это было бы круто. То есть именно неосвоенные длины волн. А так я думаю, что если на Луне появятся базы, то можно вот этот самый MIT притащить туда и там наблюдать, и классно будет. Почему бы нет?
Дмитрий Селезнев: Вот именно. Из-за того, что Луна намного медленнее вращается, те телескопы, которые там уже были, например, Аполлон-14 — это просто такая коробка золотая не очень на телескоп в принципе похожая, - стоит, вообще у него никакой навигации нет. Из-за медленного вращения он просто стоит и несколько минут может спокойно, без смаза фотографировать. А если, - ты говорил, у тебя был слайд, я заметил, - Хаббл глубокое поле снимал около…
Вячеслав Авдеев: Не было, не было слайда такого.
Дмитрий Селезнев: Был-был-был!
Вячеслав Авдеев: Я это убрал из лекции.
Дмитрий Селезнев: …то, что около полярной звезды. Не надо заговаривать, нам зубы! Глаза имею, я тоже астроном, хоть и любитель. Но поставьте вы этот несчастный телескоп, - ты говорил, охлаждение – сложно, нагревает, - поставьте вы этот телескоп в приполярные кратеры, где всегда темно, всегда холодно.
Вячеслав Авдеев: Кстати, есть проекты - ставить обсерватории в полюсах. Только знаешь, что это? Это опять же не оптическая система, а это часть вот этого самого роя телескопов, один из которых ставится как раз в околополярной области. Вот такой проект, и не у одной страны, их несколько сейчас есть. Так что ты прав, такая система, она разрабатывается.
Дмитрий Селезнев: Вот народ голосовал за телескоп на Луне.
Вячеслав Авдеев: Голосовал.
Дмитрий Селезнев: А чего не рассказывал?
Вячеслав Авдеев: Я не согласен, что это так уж необходимо для Луны, кроме длинных радиоволн. Вот тут я, пожалуй, останусь на своем. Но мнение людей учтено. Я надеюсь, кто-нибудь вбухает деньги в проекты лунных телескопов, и мы наконец-то с них понаблюдаем. Почему бы нет?
Дмитрий Селезнев: Будем собирать на лунный телескоп еще один.
Вячеслав Авдеев: Да, почему бы нет? Как-то мало времени нам на дискуссию, может быть, еще?
Дмитрий Селезнев: Александр, вам не мешает это телескоп ходить?
Вячеслав Авдеев: Мы решили на Луну его отправить.
Александр Соколов: Мне мешают некоторые тут на сцене. На сцене тут некоторые мешают.
Александр Соколов: Так, давайте проголосуем. У нас еще будет, так сказать, бенефис вредных блогеров на сцене. Проголосуйте, пожалуйста, насколько вредным был Дмитрий? Проголосуйте. А у нас вопрос от нашего самого неподкупного зрителя. Пожалуйста, включите.
Захария Деникин: Галактики, туманности, черные дыры, а слона-то и не приметили! Почему бы вам, господа астрОномы, не навести ваш супер-пупер телескоп на то, что у вас под носом, на Землю? Вы утверждаете, что наша планета круглая. Так покажите! Вы утверждаете, что американцы были на Луне. Так предъявите нам лунный модуль крупным планом! Фоточки где? Покажите! Для ваших Хабблов это пара пустяков! Что, испугались?
Александр Соколов: Парируйте!
Вячеслав Авдеев: Так, на самом деле я попросил бы, наверное, мне вернуть мою презентацию. Вот на этом мы вместе остановились. Очень часто мы слышим такое: «Наведите Хаббл на Землю, наведите Хаббл на Луну». Как будто бы у нас нет других инструментов, которыми мы смотрим, собственно, эти небесные тела. На самом деле Хаббл на Землю и на Луну смотрел и много раз. Значит, зачем смотреть Хабблу на Землю? Дело в том, что Хаббл, в отличие от спутников-шпионов, с которым у него есть некоторое родство, кстати, он не может следить за участками на земной поверхности, потому что летит слишком быстро. Но для калибровки одного из приборов Хаббла нужно было снимать какой-нибудь равномерно засвеченный яркий объект. И что лучше, чем Земля для этого подходит. И вот как это, собственно, выглядело.
Вот калибровочное поле камеры. Вот сама, кстати, камера. И мы видим вот такие вот линии, что это такое? Это детали, рельефа Земли, которые из-за того, что Хаббл очень быстро летит и снимает с большим увлечением, вытягивались в вот такие полосы. Вот Хаббл снимает Землю. Как это выглядит? Ну, не знаю, вряд ли это удовлетворит нашего…
Александр Соколов: Но вот я вижу, что форма Земли явно не круглая.
Вячеслав Авдеев: Да, определенно [смеется].
Значит, Хаббл смотрел на Луну не для того, чтобы проверить, был ли там Аполлон или нет, правда, смотрел даже на места посадок, это был такой проект. По-моему, они там химический анализ какой-то делали именно с орбиты Земли, что Хаббл сможет разглядеть. Но в чем проблема здесь? Даже если Хаббл будет снимать в ультрафиолетовом диапазоне, самой короткой возможной своей длине волны, то разрешение там будет где-то 50 метров на пиксель - куда больше, чем посадочные все эти аппараты. А обычно, если это оптика, еще Луна подальше, то там 100-200 метров. Поэтому не увидеть Хабблу Аполлона никак, увы и ах.
Хаббл даже однажды на Солнце смотрел. То есть, не сам Хаббл, не главным зеркалом, а один из первых его приборов. Там была проблема такая: там в матрице оставались пиксели, которые не сбрасывали заряды, и нужно было их облучить ультрафиолетом, чтобы эту проблему исправить. Поэтому Хаббл поворачивался попой к Солнцу, там открывал специальный такой маленький телескопчик, который на Солнце наводился, и свет прямо шел на детектор. А потом из этого они сложили такую мозаику. Это Солнце в ультрафиолете, снятое Хабблом, как ни странно. Правда, не главным зеркалом.
А Землю снимаем регулярно со спутников. И, наверное, первое изображение Земли из космоса было сделано в 46 году, когда на Фау-2 прикрепили камеру и на высоте 105 километров, это уже за линией Кармана космос, получили эту фотографию. Так что почему бы нет?
Александр Соколов: Вопрос прислала Татьяна Смирнова: «Какой умный ответ дать мужу, который говорит, что нет смысла изучать космос, если мы не можем полностью изучить нашу собственную Землю?»
Вячеслав Авдеев: Да, вот это очень часто спрашивают. И, наверное, я бы тут сначала выяснил, кем работает муж. Если вдруг этот чиновник, который выделяет финансирование, я бы, наверное, сказал так, что космос все-таки — это лаборатория для бедных. То есть мы смотрим, как Вселенная ставит эксперименты, которые мы здесь в лабораториях поставить не можем: там слишком мощные магнитные поля или гравитационные, очень плотная среда или наоборот, очень разреженная, низкие или высокие температуры. Нам такое, может, 1000 лет еще будет недоступно, но мы, промышленные шпионы, смотрим, как они делают, что у них получается, и пытаемся это потом применить как-то к себе. Вот для чего нам нужен космос в этом понимании. Для кого-то, наверное, кто деньги не выделяет, я скажу так: во-первых, представьте ситуацию: мы пришли в себя, в комнате темно, ничего не видно, мы пытаемся понять, что здесь находится, угрожает ли нам опасность. Вот также мы сейчас смотрим на Вселенную, мы смотрим на далекие объекты, пытаемся понять вообще, что там нам полезно, что нам вредно, что нам угрожает. Ну и в-третьих, космос это же просто интересно. И если нужно задавать вопрос, зачем мне все это, то может быть, что-то не так с вопрошающим? Как-то мы разучились интересоваться окружающим миром. Это плохо.
Александр Соколов: Блиц?
Вячеслав Авдеев: Давайте.
Александр Соколов: Три минуты.
Вячеслав Авдеев: А может отвечать «не знаю» на все? Ладно, хорошо.
Александр Соколов: Так, поехали. Иван Ромашов: «Все ждали от Уэбба прорыва в астрономии. Случился ли он, или [об этом ещё слишком] рано говорить?»
Вячеслав Авдеев: Рано.
Александр Соколов: Кирилл Власкин: «Здравствуйте, можете рассказать, в чëм глобальные отличия Хаббла и [Джеймса] Уэбба? [И как Джеймсу Уэббу удаëтся снимать такие красивые фотографии, если он радиотелескоп?]»
Вячеслав Авдеев: Длина волны размеры, диапазон, в котором наблюдают, научные задачи, которые перед ними поставлены.
Александр Соколов: Евгений Гусев: «Если любительский телескоп, типа 150/750 вывести на орбиту, сильно ли улучшится с него изображение?»
Вячеслав Авдеев: Я бы попросил повторить вопрос, потому что плохо слышно.
Александр Соколов: Сильно улучшится изображение с любительского телескопа типа 150/750, если вывести [его] на орбиту?
Вячеслав Авдеев: Так, а размеры?.. Жалко, быстро не ответить. Идея в том, что если размер зеркала телескопа меньше, чем размер этих неоднородностей, то на зеркало придет, грубо говоря, изображение с одной линзочки, о которых я говорил. Если увеличиваем зеркало, то уже, соответственно, начинаются эти проблемы. Поэтому тут если телескоп маленький, то, когда мы выводим его на орбиту, сильно ничего не изменится, если он, грубо говоря, недостаточно зоркий, чтобы увидеть множество этих маленьких точек. Как-то так.
Александр Соколов: Данил, Москва: «Возможна ли любительская радиоастрономия? Как ей заниматься?»
Вячеслав Авдеев: Я могу представить, что самый первый радиоастроном на Земле был любителем. Это был Гроут Ребер, который узнал, что на небе есть радиоисточники, а никто ими не интересуется. Он построил телескоп диаметром 9,5 метров и 10 лет один создавал карты неба. Только потом на него обратили внимание.
Александр Соколов: Larisa: «А нельзя ли сказать, что соревнование "у кого больше" - это просто прихоть и [в какой-то мере] попытка заработать [на этом]?»
Вячеслав Авдеев: Интересный вопрос. Я об этом никогда так не думал. Это не совсем соревнование. Это сейчас попытка просто выйти на новые характеристики телескопов, на новую чувствительность и на новую разрешающую способность. То есть максимум было 10 метров, а теперь почти 40.
Александр Соколов: Анастасия Трубачева: «Какие проекты наблюдения космоса кажутся Вам наиболее нетривиальными, к каким хотелось бы присоединиться?»
Вячеслав Авдеев: Вот мне очень нравится проект гравитационной линзы Солнца и что-то туда запускать. Потому что очень много задач: помимо того, что нужно наблюдать этот объект, туда же долететь нужно. Там особая, очень сложная инженерная задача, как мы будем разгоняться, чтобы в рамках одной жизни человека преодолеть расстояние в 550 астрономических единиц. Крутой проект, мне очень нравится.
Александр Соколов: Всем привет!!!: «Каким образом лучше бороться с космическим мусором на орбите Земли?»
Вячеслав Авдеев: Хороший вопрос. Мусора все больше - это проблема. На низких орбитах спутники будут падать сами постепенно. На высоких есть много проектов: лазеры, какие-то спутники-перехватчики. И проблема в том, что все это можно использовать и для войны в космосе. Поэтому не знаю, какой проект лучше. Надо сначала, чтобы все договорились, что это все будет мирным.
Александр Соколов: Владислава: «Что будет, если из околоорбитного роя телескопов один сломается? [Какой процент работающих телескопов должен быть, чтобы такой рой мог удовлетворительно выполнять свои функции?]»
Вячеслав Авдеев: Будет на один телескоп меньше в рое телескопов.
Александр Соколов: Sabina: «Даже если построят телескоп на обратной стороне Луны, что делать с тем, что оттуда связь с Землей невозможна [т.е. - не ловит]?»
Вячеслав Авдеев: Значит, это проблему решили и китайцы, и американцы. Мы запускаем телескоп на гало-орбите таким образом, чтобы для него всегда в поле зрения был и телескоп на обратной стороне Луны, и Земля. То есть он работает как ретранслятор и передает сигналы.
Александр Соколов: Девять. Но важно качество. Так, давайте микрофон вот туда, пожалуйста. Да, представляйтесь, кратко спрашивайте.
Василий с Земли: Здравствуйте, Василий Планеты Земля. Я хотел спросить, есть ли проекты по построению телескопов на Марсе? Спасибо.
Вячеслав Авдеев: Да, спасибо за вопрос. О таких проектах я не слышал. Но должен сказать, что марсоходы, которые сейчас на Марсе у нас есть, они регулярно наблюдают и Землю, и спутники Марса, и Солнце – то есть, другие небесные объекты. Так что это нельзя назвать телескопами, но какой-то оптический прибор – да.
Александр Соколов: Вот огонек красненький там. Марс.
Анастасия, Москва: Спасибо большое, Анастасия из Москвы. Вопрос следующий: меня с детства интересовали экзопланеты, и вот очень интересно, в ближайшее время в обозримом будущем что конкретно мы можем исследовать при помощи телескопов на экзопланетах? То есть это состав атмосферы, что-то еще?
Александр Соколов: Отдельный доклад будет, потерпите. [Неразборчиво].
Вячеслав Авдеев: Может быть, тогда мне не спойлерить доклад?
Александр Соколов: Давайте балкон, там мигает огонечек.
Дарья, Раменское: Здравствуйте, Дарья из Раменского. Хочется спросить, какие новшества будут применены в оптике космических телескопов в будущем?
Вячеслав Авдеев: Ага. Ну не знаю, наверное, я частично на этот вопрос ответил. То есть это такие не цельные телескопы, а скорее всего, множество телескопов. Это будет, наверное, главное новшество, которое у нас будет. Дальше надо подумать. Возможно, новые материалы, потому что все-таки зеркало Джеймса Уэбба – это бериллий, а бериллий очень дорогой. И вот, например, у “Миллиметрона”, у которого похожие параметры, у него все-таки зеркало делается из углеволокна. С углеволокном есть отдельные проблемы, потому что очень сложно, чтобы этот материал сохранял свою форму при космических условиях. Но вот разработали у “Миллиметрона” углеволокно, которое может это сохранять. Потом, возможно, будет применение новых композитных материалов в телескопах, чтобы они были легче, дешевле и чтобы стоимость телескопа тоже снижалась. Чем дешевле телескоп, тем больше мы их можем запустить. Наверное, так.
Александр Соколов: Вопрос от Юры Нии из Германии: «Крупные зеркала телескопов обычно делают из нескольких крупных сегментов, чтобы упростить производство. Почему не собирают телескопы из большого количества мелких зеркал, [размером] в пару сантиметров [каждый]?»
Вячеслав Авдеев: Наверное, вопрос почему бы на орбите их не собирать? Потому что так-то у нас все телескопы новейшие, они почти все именно сегментированные. А на орбите есть еще одна проблема, наверное, связанная с телескопами: чем больше телескоп, тем больше он может еще нахватать всякого космического мусора и метеороидов, которые там летают. С Джеймсом Уэббом была такая проблема, что ему по зеркалу недавно здорово ударили. Поэтому, возможно, рой телескопов — это более безопасная вещь, чем одно большое зеркало, пусть даже сегментированное.
Александр Соколов: А можно в первый ряд, прямо в первый ряд дать микрофон? Пожалуйста, вставайте, представляйтесь.
Зареслав: Зареслав, Россия. Вопрос такой: а почему бы не протестировать телескоп на гравилинзе? Только вместо Солнца взять Землю, Юпитер. Может, поменьше будет разрешающая, но все равно что-то увидим?
Вячеслав Авдеев: Объясню, спасибо за вопрос. Не протестировать, потому что чем больше тяготение объекта, тем на более близком расстоянии начинается фокусироваться. То есть, если для Солнца это 550 астрономических единиц, для Юпитера не помню, но, скорее всего, это может быть порядка светового года или что-то около того. Поэтому, к сожалению, это было бы сложнее. То есть нам наоборот, чтобы протестировать, нужна какая-нибудь черная дыра возле нас, вот тогда замечательно было бы.
Александр Соколов: Давид Сандлер [Давид Сандлер, г. Маале Адумим
] спрашивает: «Каким образом новые технологии, такие как квантовые
компьютеры, могут изменить современный подход к разработке и
использованию космических телескопов, и какие вызовы могут возникнуть
[в этом контексте] для будущих миссий исследования Вселенной?»
Вячеслав Авдеев: Дело в том, что я настолько далек от квантовых компьютеров, что совершенно не представляю, как бы их можно было использовать. А однако, если говорить о технологиях таких модных сейчас как нейросети и искусственный интеллект, это все, кстати, применяется для восстановления изображений, как раз в том числе таких вот систем из нескольких телескопов, из интерферометров. Недавно, например, была работа, что телескоп “Горизонт событий” как-то с помощью искусственного интеллекта сделали покрасивее немножко изображение тени этой самой черной дыры. Хотя там, скорее всего, науки во всем этом мало, просто стало красивее. Наверное, так.
Александр Соколов: Вот там прямо зеркало какое-то огромное составное, можно туда?
Вячеслав Авдеев: Сложная конструкция.
Александр Соколов: Я прямо заворожен. Говорят, это бутылка воды, и через нее фонарик пропущен.
Вячеслав Авдеев: Мощно.
Анастасия, Ростов-на-Дону: Здравствуйте.
Вячеслав Авдеев: Здравствуйте.
Анастасия, Ростов-на-Дону: Анастасия, Ростов-на-Дону. Вопрос такой: я слышала, что недавно к интерферометру, который состоит из большого количества телескопов на Земле, также присоединили еще космический телескоп, естественно, у него есть какая-то линейная скорость, соответственно, он движется по орбите, и вот интересно, как это учитывали в наблюдениях, был ли этот спутник геостационарным, или, собственно, как-то корректировались расчеты? Спасибо.
Вячеслав Авдеев: Да, спасибо за вопрос. На самом деле, как раз речь-то про проект “Радиоастрон”, о котором я говорил. И нужно очень точно знать положение спутника, чтобы это все сработало как интерферометр. На борту были атомные часы, которые очень точно отсчитывали время, и можно было именно эту метку времени использовать, зная орбиту, для восстановления положения телескопов в пространстве. Когда часы прекратили работу, “Радиоастрон” работал по так называемой системе обратной петли. То есть, посылается радиосигнал определенной частоты с меткой времени, “Радиоастрон” его принимает и присылает обратно немножко на другой частоте. И мы по разнице этих времен, грубо говоря, понимаем, с какой скоростью и где он движется. Вот так это делалось. А так да, был такой проект. Единственное, почему не “Радиоастрон” увидел тень черной дыры, а телескоп “Горизонт событий”, потому что “Радиоастрон” работал на бОльших длинах волн. А на этих длинах волн плазма очень сильно в галактике рассеивает радиоволны, и просто у него все замылось. Так бы, если бы это было возможно, то, возможно, мы увидели бы изображение черной дыры на несколько лет раньше. Но вот не свезло.
Александр Соколов: Вопрос от Карла-Августа Аванти: «Как часто, возвращаясь к анализу снимков, сделанных телескопами, ученые обнаруживают что-то интересное, что пропустили их предшественники? [Таких случаев больше с материалами, предоставляемыми космическими, или наземными телескопами?]»
Вячеслав Авдеев: На самом деле ,насчет чистоты я тут не могу сказать. Но, во-первых, у нас есть множество проектов от гражданской науки или так называемой волонтерской науки, когда данные Хаббла, других телескопов, они выкладываются в открытый доступ, и есть задача. Допустим, компьютер не может это все обработать, вернее, он все, что мог, сделал, а нужно, например, поискать там следы спутников планет, — вот один из примеров. Дальше данные обсерватории после того, как по ним написаны, были статьи теми, кто заказывал наблюдения, они обычно отправляются в открытый доступ. Тот же самый “Радиоастрон”, у него есть сайт, там есть данные наблюдений, причем в двух форматах: один международный, а другой собственный радиоастроновский, и софт удобный типа почти фотошопа, в котором можно эти данные обрабатывать. Все это можно скачать, и, если есть какие-то представления о том, что ты хочешь, даже самому поработать с данными космических обсерваторий. Вот так.
Александр Соколов: Так, теперь тебе предстоит решить, кому достанется книга «Вселенная, происхождение жизни, смысл нашего существования и огромный космос» издательства Альпина нон-фикшн.
Вячеслав Авдеев: Божечки, а я не помню вопросы!
Александр Соколов: Сейчас напомню: какой совет дать мужу, телескопы на Марсе, экзопланеты, новшества в космических телескопах, не-солнечные гало-линзы, интерферометры Земля-космос, возвращение к анализу снимков и чего там нашли, как изменятся телескопы с квантовыми компьютерами, крупные зеркала из малюсеньких зеркал, ждали прорыв от Уэбба и чего получили, отличие Хаббла от Уэбба, любительский телескоп мы выводим на орбиту, возможна ли любительская радиоастрономия, соревнование «у кого больше», проекты наблюдения космоса, к которым хотелось бы присоединиться, борьба с космическим мусором, что будет, если сломается маленький телескопчик из роя, телескоп на обратной стороне Луны…
Вячеслав Авдеев: Это же уже из блица.
Александр Соколов: Какая разница? Это какие же вопросы! Сочиняли, старались зрители.
Вячеслав Авдеев: Так, я понял, я понял. Это все или еще есть?
Александр Соколов: Пока все.
Вячеслав Авдеев: Кошмар. Дело в том, что я забыл половину.
Александр Соколов: Могу опять повторить.
Вячеслав Авдеев: Нет, не надо. Знаете, в принципе, мне понравилось несколько вопросов, и один из них про наземно-космическую систему, как она работала и как восстанавливалось ее положение. Потому что [это] действительно проблема, это сложная проблема, и ее не так-то просто тривиально решить. Это вопрос про наземно-космический интерферометр и что он получил.
Александр Соколов: Про интерферометр Земля-космос. Задала его Анастасия на балконе, наверное?
Вячеслав Авдеев: По-моему, где-то ниже балкона.
Александр Соколов: А, не на балконе? Ну ладно, хорошо. Значит, Анастасия из Ростова-на-Дону, не с балкона, получает книгу. А сейчас мы посмотрим, как оценили Дмитрия Селезнева, его оппонирование, наши зрители. Покажите, пожалуйста. Он очень старался очень.
Александр Соколов: И почти обошел коллегу из Италии, но нет. Призы нашему дорогому Вячеславу от форума Ученые против мифов. Там и сувенир, и медаль, и пингвинопитек-космонавт - чего там только нет. На экране сейчас должен появиться скетч Юлии Родиной по поводу телескопа. Гонка на телескопах. И даже Дима тут есть, пожалуйста.
===================================================================