Зонд Hubble проработал на орбите 30 славных лет – но что ждет его дальше? Когда и как закончится жизнь самого знаменитого телескопа в мире?
Три десятилетия работы космический телескоп Hubble сделал все, что мог. Заслуженный ветеран пережил ряд поломок, прошел несколько модернизаций, сделал десятки шедевральных снимков – и достиг пределов собственных возможностей. Благодаря серьезным усилиям и удачному стечению обстоятельств он сумел различить даже галактику GN-Z11, появившуюся немногим более 400 млн лет спустя после Большого взрыва. Но заглянуть дальше Hubble неспособен по целому ряду причин.
Hubble
Размеры и масса: 13,2 х 4,2 м; 11,1 т
Производители: Lockheed (спутниковая платформа); PerkinElmer (оптика)
Телескоп: рефлектор системы Ричи – Кретьена; главное зеркало диаметром 2,4 м; собирающая поверхность 4,5 м2
Диапазон: близкий инфракрасный, видимый и ультрафиолетовый
Орбита: низкая околоземная, высота ок. 550 км, период обращения – ок. 96 мин.
Работа: с 1990 по 2030–2040 годы
Смена поколений
Во-первых, из-за расширения Вселенной излучение самых древних звезд сместилось в более длинноволновую, красную область спектра, на которую телескоп не рассчитан. Во-вторых, его небольшое 2,6-метровое зеркало с трудом собирает свет наиболее далеких источников, и Hubble вынужден следить за ними в течение очень долгого времени. Для получения знаменитого снимка древнейших галактик Extreme Deep Field ему потребовалось в общей сложности 23 наблюдательных дня. А если мы захотим увидеть объекты вдвое более тусклые, чем на этом изображении, Hubble понадобится уже почти 100 дней.
Неудивительно, что в NASA уже давно идет подготовка нового телескопа, с намного большим зеркалом, диапазон которого уходит дальше в длинноволновую, инфракрасную область спектра. Запуск аппарата James Webb запланирован на весну 2021 года, хотя вполне может оказаться перенесен на более позднюю дату: проект реализуется с трудом и с многочисленными задержками. Впрочем, сам Hubble на отдых не торопится. Теоретически ресурса его инструментов хватит еще лет на 5–10, и они способны принести массу новых ценных сведений о Вселенной – и просто красивых снимков.
James Webb
Размеры и масса: 20,2 х 14,2 м (с учетом теплового экрана); 6,5 т
Производители: Northrop Grumman и Ball Aerospace
Телескоп: рефлектор системы Корша; главное зеркало составное, диаметром 6,5 м; собирающая поверхность 25,4 м2
Диапазон: от длинноволнового видимого (оранжевого) и до среднего ИК-излучения
Орбита: гало-орбита у точки Лагранжа L2 системы Земля – Солнце;
высота от 374 тыс. до 1500 тыс. км; период обращения – ок. полугода
Работа: с 2021 года
Предпенсионный возраст
Увеличивать срок службы до бесконечности нельзя: даже если все бортовые системы останутся в порядке, Hubble обречен. Аппарат находится на низкой околоземной орбите, ненамного выше МКС. Двигаясь в верхних слоях атмосферы на скорости около 8 км/с, он постоянно сталкивается с частицами разреженного газа, тормозится и снижается. Несколько сервисных экспедиций, которые проводили ремонт и модернизацию Hubble, заодно поднимали его орбиту, продлевая срок службы. Но собственных двигателей, способных удерживать его на нужной высоте, у Hubble нет, и с каждым витком он становится чуть ближе к концу. Чтобы сохранить его для истории, аппарат придется забирать и с почетом осторожно доставлять на Землю.
Астронавты прибывали к телескопу на борту шаттлов, и планировалось, что таким же путем телескоп вернется обратно. Однако в 2011 году сами космические челноки были отправлены на покой. С тех пор они отдыхают на музейных площадках, и такая возможность оказалась закрыта. Поэтому участники последней ремонтной миссии, работавшей с Hubble в 2009 году, смонтировали на его заднем торце систему мягкого захвата SCRS (Soft Capture and Rendezvous System). SCRS предоставляет удобный и универсальный интерфейс для захвата и удержания аппарата с помощью различных механизмов стыковки, в том числе и перспективных. Когда придет время окончательной пенсии, пилотируемая или роботизированная экспедиция сможет подцепить аппарат и унести его с орбиты.
Еще поработаем?
Несколько лет назад компания Sierra Nevada озвучила возможность проведения такой «спасательной» миссии с использованием многоразового космического корабля Dream Chaser, который должен начать полеты с конца 2021-го. Однако никаких конкретных планов насчет экспедиции к телескопу пока нет, как нет и большой спешки. В ходе сервисной миссии 2009 года (SM4) телескоп получил не только систему захвата, но также полностью новые аккумуляторы и гироскопы, модернизированную систему ориентации, теплоизоляцию и т. д. Руководство миссии считает, что с вероятностью 80% бортовая аппаратура сохранит нормальную работоспособность после 2025 года.
Возможно, Hubble встретит на орбите сорокалетие и лишь тогда окончательно завершит свою миссию. Ближе к этому сроку определят и способ, которым телескоп доставят на Землю. Здесь для него уже обозначено место будущего заслуженного отдыха: планируется, что аппарат будет выставлен в Музее воздухоплавания и астронавтики Смитсоновского института в Вашингтоне. «Определенной даты вывода Hubble из эксплуатации не существует, – резюмирует официальный сайт миссии. – Он продолжит работу до тех пор, пока системы остаются в порядке и могут приносить пользу научному сообществу».
Звездный путь Hubble
1925 Эдвин Хаббл доказывает, что Вселенная включает множество галактик, помимо Млечного Пути
1946 В журнале Astronomy Quarterly Лайман Спитцер выдвигает концепцию космического телескопа и приводит его ключевые преимущества
1957 4 октября. Запуск первого искусственного спутника Земли
1969 Национальная академия наук США выпускает доклад в поддержку проекта большого космического телескопа
1977 Конгресс одобряет проект телескопа и выделяет финансирование
1978 Начинается полировка главного зеркала
1983 Телескоп назван в честь Эдвина Хаббла
1990 24 апреля. Космический шаттл Discovery стартует с мыса Канаверал и выводит аппарат на орбиту
27 июня. Сообщается об обнаруженном дефекте в главном зеркале телескопа. Отклонение от заданной формы составило 2 мкм, что создало сильную сферическую аберрацию и вызвало расфокусировку изображения
1 октября. Опубликована первая статья, основанная на наблюдениях Hubble (Lauer et al., The Astrophysical Journal)
1993 Двойное ядро в активном центре галактики Markarian 315
2–13 декабря. Первая сервисная экспедиция: Hubble посещают семеро астронавтов на борту шаттла Endeavor. Для ремонта и модернизации потребовалось пять длительных выходов в открытый космос. На телескоп установлена система COSTAR для коррекции аберрации, а также новая камера WFC3, обновлены гироскопы и другие системы
1994 Разорванная гравитацией Юпитера комета Шумейкеров – Леви падает в атмосферу газовой планеты
1995 «Столпы творения» – газопылевые скопления в туманности Орел
1996 Hubble Deep Field – изображение области в созвездии Большой Медведицы площадью около 5,3 кв. угловых минуты, составленное из 342 отдельных снимков. Включает около 3000 галактик возрастом до 12 млрд лет
1997 11–21 февраля. Вторая сервисная экспедиция на шаттле Discovery. На аппарат устанавливают инфракрасную камеру-спектрометр NICMOS и спектрограф STIS
1998 Ультрафиолетовые вспышки полярных сияний на Сатурне
1999 13 ноября. Выходят из строя несколько гироскопов, аппарат переведен в безопасный режим
19–27 декабря. Сервисная экспедиция 3А на шаттле Discovery проводит замену всех гироскопов и устанавливает новый бортовой компьютер
2000 Туманность Эскимос (NGC 2392)
2001 Изогнутый силуэт спиральной галактики ESO 510-G13
2002 1–12 марта. Прибывшая на шаттле Columbia сервисная экспедиция 3В обновляет систему охлаждения спектрометра NICMOS, устанавливает новую камеру ACS, обновляет солнечные батареи
2003 «Световое эхо» взорвавшейся звезды V838 Единорога подсвечивает газопылевые облака
Галактика Сомбреро (M104)
2004 Hubble Ultra-Deep Field – изображение области в южном созвездии Печь общей площадью около 11 кв. угловых минут. Содержит больше 10 тыс. объектов – в основном, галактик, некоторые из которых образовались менее 500 млн спустя после Большого взрыва
Планетарная туманность Кошачий Глаз (NGC 6543)
2005 Галактика Водоворот (M51)
Композитное изображение Крабовидной туманности (NGC 1952) "