Цивилизация
В четверг вечером, в 17.12 по Москве, с европейского космодрома Куру во французской Гвиане стартовала ракета Ariane 5, в верхней части которой установлены сразу два беспрецедентно сложных и технически совершенных астрономических прибора. Инфракрасный космический телескоп Herschel назван именем германо-английского астронома XVIII века Уильяма Гершеля, открывшего само инфракрасное излучение и множество астрономических объектов. А спутник Planck для исследования реликтового фона микроволнового излучения от ранней Вселенной назван в честь германского физика начала XX века Макса (на деле, как недавно выяснилось, Маркса) Планка — одного из отцов квантовой механики, установившего в числе прочего закон теплового излучения идеально излучающего тела.
Через 26 минут после старта оба космических аппарата со своими разгонными блоками отделились от ракеты, и уже к 17.49 на Землю по радио пришли подтверждения, что и Herschel, и Planck работают как запланировано. Они вышли на вытянутые орбиты, которые будут несколько раз скорректированы, чтобы в конечном итоге доставить спутники к устойчивой точке Лагранжа L2. Это одна из пяти точек, в которых любое малое тело может двигаться вокруг Солнца вместе с Землёй, почти не меняя своего расположения относительно звезды и планеты.
С точки зрения астрономических наблюдений точка L2 практически идеальна.
Она расположена в 1,5 миллионах километров в сторону, противоположную Солнцу, так что три основные помехи наблюдениям — Земля, Луна и Солнце — будут всё время расположены с одной и той же стороны, закрыть которую не составляет проблемы. Кроме того, здесь очень устойчивый температурный режим: спутники никогда не заходят в тень Земли. Собственно, конус земной тени сюда и не дотягивается, он обрывается чуть раньше: из второй точки Лагранжа Земля кажется чуть меньше, чем Солнце.
В окрестностях L2 уже движется «предшественник» Planck'а космический аппарат WMAP, составивший самую подробную на сегодняшний день карту реликтового излучения. Planck должен прибыть сюда к концу июня, Herschel — в середине июля, после чего они приступят к наблюдениям, выписывая замысловатые фигуры Лиссажу своей орбиты вокруг L2. Характерная амплитуда этих колебаний составит около 800 тысяч километров для Herschel и вдвое меньше для Planck'а.
Научная «приёмка» обоих аппаратов и калибровка измерительной аппаратуры начнутся ещё до конца мая, на промежуточной траектории к точке Лагранжа. Приёмка может затянуться до осени: номинальный срок ввода телескопов в научную эксплуатацию составляет 3–4 месяца после запуска, однако учёные надеются, что наблюдения можно будет начинать сразу после того, как Herschel и Planck достигнут своих финальных орбит.
Так что первых красивых картинок от телескопа имени Гершеля можно ждать уже в июле.
Этот инструмент обладает самым крупным зеркалом, когда-либо выведенным на орбиту: его диаметр составляет 3,5 метра против, к примеру, 2,4 метра у космического телескопа имени Хаббла.
Правда, не стоит ожидать от Herschel фотографий более чётких, чем присылает на Землю Hubble. Телескоп имени Гершеля предназначен для наблюдений в среднем и далёком инфракрасном диапазонах на длинах волн от 55 до 672 микрон. Поскольку разрешение телескопа пропорционально отношению длины волны к диаметру главного зеркала, то с точки зрения «зоркости» этот телескоп немногим превосходит способности невооружённого человеческого глаза.
Зато он увидит объекты несравнимо более слабые, чем глаз, если бы тот был способен видеть инфракрасное излучение. Площадь собирающей свет поверхности Herschel вдвое больше, чем у Hubble. И детектировать электромагнитные волны Herschel будет в спектральной области, практически не исследованной астрономами на данный момент.
Однако она очень важна для понимания, как образовались первые галактики в ранней Вселенной и как в наши дни из межзвёздной среды появляются звёзды и планеты, в том числе и похожие на Землю. Кроме того, аппарат будет исследовать химический состав межзвёздной среды, а также разных объектов нашей Солнечной системы. Учёные надеются, что данные Herschel позволят пополнить список молекул, обнаруженных в атмосферах планет и хвостах комет.
Первых результатов Planck придётся ждать не раньше 2011–2012 годов.
До конца 2010 года аппарат будет непрерывно сканировать небо в радиолучах, нарезая его тонкими слоями за счёт своего быстрого вращения. Аппарат уже крутится с расчётной скоростью 1 оборот в минуту. Орбитальное движение будет постепенно поворачивать плоскость этого вращения, и в итоге тонкие слои покроют всё небо. После сбора данных начнётся их обработка, которая так же займёт около года.
А после этого ещё год к уже обработанным данным никого не будет подпускать сама научная команда Planck, которая постарается выжать из них всю самую вкусную науку. И лишь после «собственнического» года, примерно в 2012 году, все данные будут опубликованы, и пытаться дожать остатки сладкого из них смогут все желающие. Наверняка самые интересные выводы из этих данных к тому моменту уже будут опубликованы командой Planck.
Учёные надеются в первую очередь уточнить карту микроволнового фона Вселенной — реликтового излучения, дошедшего до нас с момента, когда Вселенная впервые в своей жизни стала прозрачной для света. Измерять температуру флуктуаций реликта, из которых за 13 с лишним миллиардов лет выросло всё то многообразие космических структур, что мы сейчас наблюдаем, Planck сможет с точностью около 0,0002%, или 5 мкК.
При этом Planck должен с большой точностью определить и поляризацию этого излучения, в которой, как полагают учёные, зашифрована информация о самом раннем этапе ускоренного, так называемого инфляционного расширения Вселенной, продолжавшегося крохотные доли секунды после Большого взрыва, однако сделавшего наш мир таким плоским и однородным, каким мы его видим.
Аппарат должен увидеть и следы топологических дефектов в нашем мире — например, космических струн или доменных стенок, которые могли остаться во Вселенной с её раннего прошлого.
Если, конечно, такие дефекты есть.
Наконец, аппаратура Planck сможет очень хорошо измерить эффект рассеяния реликтового излучения на горячем газе в тысячах крупных скоплений галактик. Этот эффект, предсказанный отечественными астрофизиками Яковом Борисовичем Зельдовичем и Рашидом Алиевичем Сюняевым, позволит с небывалой точностью определить как физические характеристики скоплений, так и плохо известные пока космографические параметры самой Вселенной, а также выяснить, как формировались самые крупные гравитационно связанные структуры нашего мира.