Версия для печати
Вернуться к списку

Горизонты

«…И тогда он решился на труд, тяжкий даже для богов: составить для потомков каталог звезд с поименным их перечислением…» - так пишет Плиний Старший о древнегреческом астрономе и математике Гиппархе, которому мы обязаны одной из самых первых попыток описания звезд. В его каталоге было около 1000 небесных тел, и этот каталог, как считают современные ученые, позднее позаимствовал Птолемей, фактически повторив его в своем знаменитом «Альмагесте».

Намного раньше Гиппарха, в 4 веке до нашей эры, китайский астроном и астролог Ши Шэнь, чье имя носит один из кратеров на Луне, описал более 800 звезд. До наших дней дошли и другие работы, выполненные в более поздние времена. Это, например, каталоги звезд Улугбека (начало XV столетия), Тихо Браге (конец XVI века), Галлея (XVII век), Шарль Мессье издал в конце XVIII века описание звездных скоплений и туманностей… С появлением фотографии открываются новые возможности для картографирования звезд, а с середины минувшего столетия в распоряжении ученых оказывается все более и более сложная техника, позволяющая проводить обзоры неба. Таким образом, в каталогах звезд, на первый взгляд, нет недостатка. В таком случае нужен ли еще один?

- Действительно, существует немало каталогов звездного неба, - соглашается доктор физико-математических наук Михаил Прохоров, заведующий лабораторией космических проектов Государственного астрономического института им. П. К. Штернберга МГУ. - Но проблема в том, что все они плохо стыкуются друг с другом, между ними обнаруживаются большие расхождения. В распоряжении ученых находятся обширные каталоги слабых объектов, выполненные с умеренной точностью, и, одновременно, небольшие каталоги довольно высокой точности, где представлены только наиболее яркие объекты. Такие каталоги, как правило, составлялись с помощью наземных телескопов, что позволяло достаточно хорошо измерять звезды до 9-й звездной величины, а все остальное мерялось хуже или не обнаруживалось…

Попытки провести полномасштабный обзор неба предпринимались и в нашей стране. В частности, ГАИШ МГУ проводил такую работу в конце 1980-х, когда институт еще располагал научной базой в районе Алма-Аты, тогда в четырех спектральных полосах удалось измерить около 12 тысяч звезд. На сегодня это один из двух наиболее точных звездных фотометрических каталогов, которыми располагают в мире. Второй каталог намного полнее, он был составлен примерно в те же годы с помощью европейского спутника Hipparcos и описывает до 118 тысяч звезд - в основном координаты. К сожалению, при запуске спутника была допущена ошибка, из-за чего он не смог выйти на запланированную орбиту, что сказалось на качестве проведенных измерений. Тем не менее, говорит Михаил Прохоров, пока ничего лучше этого у астрономов нет.

Можно еще воспользоваться двумя каталогами, которые были выполнены на основе атласа неба, составленного Паломарской обсерваторией в середине минувшего века. Атлас обширный, в нем отмечены даже звезды 22-й величины, но наблюдения выполнялись только в двух спектрах – синем и красном, точность измерений на фотопластинках многократно уступает тому, что было сделано в свое время российскими астрофизиками. Увы, есть вопросы и к точности данных, полученных с помощью широко известного цифрового обзора неба 2MASS (Two Micron All Sky Survey). Сейчас осуществляется один из самых грандиозных проектов – цифровой обзор неба имени Слоана (Sloan Digital Sky Survey – SDSS), в котором принимают участие более сотни исследователей из США, Японии и ряда европейских стран. Проект начался в 2000 году, его завершение ожидается в 2014-м. Но здесь другая проблема: этот обзор рассчитан на то, чтобы охватить как можно больше объектов, то есть он нацелен в первую очередь на количество, а не на качество, и ориентируется он преимущественно на отслеживание галактик, а не звезд…

Чтобы получить полноценный обзор неба, надо проводить наблюдения больших участков неба на протяжении достаточно длительного времени, причем важно делать это в одинаковых условиях и с помощью одного и того же инструмента. Такой инструмент сейчас как раз разрабатывается в стенах ГАИШ МГУ, это телескоп под названием «Лира-Б», который поможет провести многоцветные фотометрические измерения с чрезвычайно высокой степенью точности для объектов до 16 -17-й звездной величины. Возможность охватить небо в разном цветовом диапазоне имеет очень большое значение, говорит Михаил Прохоров, ведь звезда может предстать более яркой в одном спектре и смотреться иначе в другом. Сопоставление этих данных поможет получить более четкую картину, определить, какие звезды - гиганты, какие – карлики, и т. д. Таким образом, собранный материал станет основой каталога, который будет отличать и большое количество звезд, и хорошее качество измерений…

Потребность в высокоточном каталоге звезд чрезвычайно велика. Такие каталоги - важная основа для дальнейших астрономических и астрофизических исследований. Есть у них, как считают ученые, и большое прикладное значение, они нужны, например, для ориентации в космосе, для помощи экипажам самолетов, летящих высоко над землей. Вот почему, в частности, планируется в 2013 году запустить на орбиту Земли европейский астрометрический спутник Gaia, который будет вести обзор звездного неба. Российские ученые рассчитывают, что уже в 2015-м можно будет задействовать отечественный телескоп «Лира». В идеале данные европейского спутника и российского телескопа могли бы в дальнейшем послужить созданию единого, мощного каталога звезд.

Но это, возможно, задание на перспективу. А пока есть реальный проект, позволяющий многократного отсканировать небо, причем, в десяти спектрах и собрать максимально точную информацию почти о 300 миллионах звезд – примерно таков объем фотометрического каталога, который предполагается составить с помощью телескопа «Лира». И что очень важно, отмечает заместитель директора ГАИШ МГУ, доктор физико-математических наук Сергей Ламзин, предлагаемый проект будет экономичен, поскольку не требует использования автономного спутника на орбите. Хитрость в том, что уникальный телескоп установят на действующей орбитальной станции – на МКС, это не только существенно удешевляет проект, но и, как отмечают специалисты, значительно повышает его надежность.

Итак, телескоп длиной около 1,3 метра и с диаметром главного зеркала в 0,5 метра будет установлен на внешней стороне российского сегмента МКС – модуле «Звезда». Зеркало, говорит Михаил Прохоров, будет сделано из карбида кремния – высокопрочного и устойчивого к термическим воздействиям материала. Телескоп будет жестко закреплен на поверхности станции, а поскольку она, как и Луна, всегда повернута к Земле одной и той же стороной, у аппарата будет возможность обозревать все небо по мере своего путешествия по орбите. За каждый виток он будет сканировать полосу шириной в один градус. Уже подсчитано, что за 5 лет наблюдений телескоп отсканирует каждый участок неба в среднем по сотне раз. Очень важно, по словам Михаила Прохорова, что измерения будут проводиться в разных спектральных диапазонах, и это позволит сопоставить данные со сведениями, полученными от других телескопов. Такое наложение информации поможет внести необходимые уточнения, а значит, позволит обнаружить даже самые слабые колебания яркости звезд с очень высокой степенью точности.

Собранная телескопом информация будет поступать внутрь станции через иллюминатор по оптоволоконной связи, а там, за стеклом, - попадать в компьютер. Если подробнее, то передача информации происходит так: от телескопа до иллюминатора сигнал идет по оптоволоконной линии (в виде света); у иллюминатора объектив делает световой пучок широким (около сантиметра); широкий пучок проходит сквозь иллюминатор, при этом на него слабо влияют дефекты стекла; за иллюминатором другой объектив вводит широкий пучок в оптоволокно; по этому волокну сигнал попадает в компьютер в гермозоне МКС. Скорость передачи информации через иллюминатор – до гигабита в секунду. Ожидается, что поток информации с телескопа будет превышать 300 мегабит в секунду. Для передачи такого объема сообщений на Землю ее надо было бы покрыть сетью приемных антенн, но предложен другой путь, более простой и экономичный: все данные о звездах будут записываться на внешние носители. Эти своеобразные «флешки» будут накапливаться на станции, пока их не доставит исследователям очередной экипаж МКС, возвращающийся на Землю.

Есть еще одна проблема, которую придется учитывать, говорит Сергей Ламзин, это тряска в космосе. На МКС неизменно существуют фоновые вибрации, которые возникают при перемещениях и физических упражнениях космонавтов, при работе вентилятора, систем перекачки воды и топлива… Подобные вибрации могут быть весьма ощутимы для аппарата, требующего точного наведения на объект. Ученые решили эту задачу, предусмотрев систему стабилизации изображения: вокруг главной ПЗС-матрицы телескопа установят несколько дополнительных, способных сделать множество фотографий в секунду. Тем самым будет создана база для сопоставления данных и оценки возможного расхождения, что опять-таки послужит максимальной точности измерений…

Ученые рассчитывают, что «Лира» позволит не только провести обзорные наблюдения большого участка неба, но и создать принципиально новый фотометрический звездный каталог, а со временем еще и построить трехмерную карту галактики в окрестностях Солнца. В ГАИШ МГУ занимаются научной частью проекта, изготовление научной аппаратуры в основном ляжет на Санкт-Петербургский университет информационных технологий, механики и оптики. В проекте участвуют также РКК «Энергия» и ЦНИИмаш. Работа над проектом началась в 2007-м, и сегодня уже завершен эскизный проект. Следующие шаги таковы: разработка рабочих чертежей, потом подготовка образца для испытаний и наконец – создание летного экземпляра. Доставка телескопа на МКС и его монтаж на станции не исключаются уже в 2015 году.

А дальше - начнем считать звезды…