Во времена СССР на орбите в течение шести лет (с 1983 года) работал
астрофизический спутник "Астрон", на борту которого был
ультрафиолетовый телескоп и рентгеновский спектрометр. С его помощью
ученые наблюдали, в частности, сверхновую SN 1987A, вспыхнувшую в марте
1987 года, а также комету Галлея.
Кроме того, на одном из модулей станции "Мир" - "Квант-1" - работал
ультрафиолетовый телескоп "Глазар", созданный специалистами Бюраканской
обсерватории.
С тех пор в России не осуществлялось крупных космических
астрофизических проектов за исключением аппаратов для исследования
Солнца серии "Коронас". В течение десятилетий масштабные проекты астрофизических аппаратов "Спектр" не двигались с места.
Однако теперь ситуация начинает меняться - в начале июля был успешно выведен на орбиту первый из "Спектров" - космический радиотелескоп "Спектр-Р", известный также как "Радиоастрон".
Ученые ГАИШ надеются, что их телескоп сможет стать достойным продолжением российской астрофизической программы.
Возить звезды на флешках
Космический телескоп "Лира" в разрезе
Комплекс "Лира-Б" будет состоять из телескопа с диаметром главного
зеркала 0,5 метра и массой около 70 килограммов, который будет жестко
закреплен на внешней поверхности Международной космической станции.
Размещение телескопа на МКС, вместо запуска его в качестве
отдельного орбитального аппарата, значительно удешевляет миссию и дает
возможность в случае необходимости провести ремонт и настройку прибора.
"Это достаточно простая доставка аппаратуры на борт - на грузовом
корабле "Прогресс" - и установка ее за бортом станции силами экипажа.
Во-вторых, возможность ремонта телескопа при серьезной поломке, также с
помощью экипажа. Все это делает эксперимент на борту МКС менее дорогим
и более надежным, чем на борту автономного спутника", - сказал Прохоров.
Длина телескопа составит 1,3 метра - его размеры определяются внутренними габаритами космической станции и корабля "Прогресс".
"Его надо выгрузить из "Прогресса", внести в МКС, пронести через все
повороты, люки, потом вынести наружу через шлюз. Расчеты показали, что
телескоп не может быть длиннее 1,3 метра, отдельно к нему будет
прикрепляться бленда длиной чуть больше метра", - сказал Прохоров.
Зеркало телескопа будет сделано из карбида кремния, материала,
который отличается высокой прочностью и устойчивостью к температурным
деформациям.
Данные с телескопа будут передаваться внутрь станции через
иллюминатор - лазерный луч будет идти от телескопа по оптоволокну,
возле иллюминатора он будет расфокусироваться в пятно размером 1-2
сантиметра, а за стеклом попадать в объектив, который будет снова его
фокусировать.
"Никаких дырок в МКС сверлить не понадобится. Скорость передачи
информации через иллюминатор достигает гигабита в секунду - этого
хватит с избытком. Нам выделили один иллюминатор в российском научном
модуле "Звезда", - сказал собеседник агентства.
Размещение телескопа на станции решает и проблему, связанную с передачей информации на Землю.
По словам Прохорова, поток информации с телескопа будет превышать
300 мегабит в секунду. Передавать такой поток информации на Землю
можно, но для этого передатчик должен постоянно находиться в прямой
видимости приемной антенны, что крайне сложно обеспечить - приемные
антенны должны быть размещены по всему земному шару.
"Поэтому для передачи информации был выбран другой путь - данные
будут записываться на внешние носители, скорее всего, это будут модули
flash-памяти, а затем, вместе с возвращающимся экипажем, доставляться
на Землю", - сказал ученый.
Телескопом будет управлять специализированный компьютер с Unix-подобной операционной системой QNX.
Борьба с тряской в космосе
Однако у МКС, как у базы для обсерватории, есть и недостатки.
Наиболее существенный из них - постоянные фоновые вибрации, возникающие
от перемещения космонавтов во время физических упражнений, от работы
вентиляции и перекачки воды и топлива.
Именно поэтому на МКС до сих пор не было астрономических приборов,
работающих в "классической" видимой области спектра и требующих точного
наведения на объект.
В телескопе "Лиры" система стабилизации изображения, компенсирующая
вибрации, была предусмотрена с самого начала. Вокруг главной
ПЗС-матрицы телескопа будут установлены несколько дополнительных,
которые десять раз в секунду делают фотографии, с помощью чего
фиксируются расхождения между ожидаемыми и реальными координатами
звезд. На основе этих данных электроника выдает сигналы для узла
крепления приемника излучения, который может компенсировать вибрацию.
Инвентаризация звезд
Главной задачей аппарата будут обзорные наблюдения - сбор информации
о большом количестве звезд и других объектах на небосводе. Результатом
работы телескопа станет новый высокоточный фотометрический каталог,
который послужит путеводной нитью для индивидуальных наблюдений.
"Обзоры проводятся нечасто, длятся они достаточно долго, а
астрономические открытия в ходе их проведения совершаются гораздо реже,
чем при исследовании индивидуальных объектов. Однако превратить большое
количество индивидуальных наблюдений в один обзор нельзя, тут дело в
систематических ошибках", - сказал Прохоров.
Он отметил, что для создания обзора важно провести наблюдения
больших участков неба в одинаковых условиях и с помощью одного и того
же инструмента. Только в этом случае можно получить набор однородных
данных, пригодных для дальнейших исследований.
На сегодня самым точным фотометрическим каталогом является каталог,
составленный с помощью европейского спутника Hipparcos, работавшего с
1989 по 1993 год. Его задачей было очень точное измерение координат
примерно 120 тысяч ярких звезд. Из-за сбоя при запуске спутник не вышел
на запланированную орбиту и поэтому провел измерения с худшей
точностью, но полученный им каталог остается лучшим.
Однако сейчас к этому каталогу предъявляют много претензий: он
содержит только яркие звезды, измерения в эксперименте проводились в
малом числе спектральных полос.
По словам Прохорова, сейчас астрономы нуждаются в новом каталоге,
который содержал бы точные данные о яркости звезд всего неба до 16-17-й
звездной величины - невооруженным глазом на небе можно увидеть звезды
не слабее шестой звездной величины. Такой каталог позволил бы провести
исследования практически во всех направлениях звездной астрономии и во
многих направлениях астрофизики. В частности, с его помощью можно было
бы обнаружить множество необычных объектов - от близких бурых карликов
до черных дыр.
Именно задача создания такого каталога поставлена перед экспериментом "Лира".
Телескоп будет жестко закреплен на поверхности станции. За счет
движения станции по орбите - МКС, как Луна, всегда повернута к Земле
одной стороной - телескоп за один виток будет сканировать полосу
шириной в 1 градус.
"За пять лет наблюдений инструмент просканирует каждый участок неба в среднем по 100 раз", - сказал Прохоров.
По его словам, ученые получат очень точные измерения блеска звезд в
разных спектральных полосах, что позволит уточнять измерения, сделанные
на других телескопах.
Данные с "Лиры" помогут уточнить закономерности эволюции звезд, с его
помощью можно будет обнаруживать слабые колебания яркости звезд на
уровне долей процента, звезды с аномалиями в химическом составе.
Кроме того, астрономы смогут получить трехмерную карту Галактики в окрестностях Солнца.
"Измерения в ультрафиолетовом диапазоне позволяют измерить
поглощение света до звезды. А это сразу дает расстояние до нее,
поскольку карта поглощения по радиоастрономическим измерениям мы знаем.
То есть мы сможем определить расстояния и построить трехмерную картину
примерно на одной десятой галактики вокруг Солнца - на расстояниях
несколько тысяч световых лет", - сказал Прохоров.
Российские астрономы выходят в космос
В создании телескопа "Лира" помимо ГАИШ участвуют Петербургский
университет механики и оптики (основной изготовитель научной
аппаратуры), РКК "Энергия" как организация, эксплуатирующая МКС, а
также ЦНИИмаш (Центральный НИИ Машиностроения) - главная
организация-эксперт Роскосмоса.
"Решение о возможности полномасштабного финансирования и реализации
проекта "Лира-Б" в ближайшее время будет обсуждаться Роскосмосом,
"Энергией" и ЦНИИмаш. У астрономов ГАИШ вызывает уважение позиция
гендиректора ЦНИИмаша Геннадия Райкунова, который считает проведение
астрофизических экспериментов на борту МКС важной составляющей научной
программы станции", - сказал РИА Новости замдиректора ГАИШ Сергей
Ламзин.
"Сотрудничество ГАИШ и ЦНИИмаш имеет давнюю историю, и руководство ГАИШ надеется, что оно будет продолжено", - добавил он.
Работа над проектом "Лира" началась в 2007 году. ГАИШ в нем играет
роль научного постановщика эксперимента. К настоящему моменту уже
завершен эскизный проект инструмента.
Следующий этап - разработка рабочих чертежей, после этого будет
делаться экземпляр инструмента для испытаний, после этого - летный
экземпляр.
По оценкам, сделанным на стадии эскизного проектирования, стоимость
изготовления аппарата составляет около 800 миллионов рублей на пять
лет. В эту сумму входит и доставка, и работа по установке телескопа.
"Стоимость работы космонавтов за бортом МКС составляет около 1 миллиона рублей в час", - сказал Прохоров.
Он добавил, что ученые подали заявку на возможность частичного
финансирования за счет средств бюджета МГУ, и она сейчас
рассматривается.
Данные "Лиры" помогут дополнить информацию с европейского
астрометрического спутника Gaia, запуск которого планируется на 2013
год.
По словам Прохорова, этот европейский проект "урезали" - высокая
точность определения координат осталась, но качество определения
спектральных характеристик звезд было значительно ухудшено.
"Естественно возникает мысль объединить астрометрию Gaia и
фотометрию "Лиры" в единый "супер-каталог". И это обязательно надо
сделать", - заключил ученый.
|