Космос. Иллюстрированная история астрономии и космологии - Джон Норт

Эти факты свидетельствуют о высокой эффективности платформы телескопа «Хаббл», которой необходима система предварительного заказа заявок (что является проблемой для наблюдений за кометами, поскольку они имеют обыкновение появляться неожиданно).

2,4‐метровое главное зеркало представляет собой, вероятно, наиболее точную большую оптическую поверхность. Тем трагичнее было обнаружить уже после запуска, что форма зеркала страдает искажениями, которые могли бы быть замечены ранее, если бы не испортилось само тестирующее оборудование. Обнаружились и другие ошибки – в гироскопах и солнечных панелях, оказавшихся недостаточно жесткими. Несмотря на эти сложные проблемы, телескоп сразу же начал передавать много полезной информации, не доступной никакому другому инструменту. Двусторонняя связь с телескопом осуществлялась посредством сети стационарных спутников связи. Передаваемые ими данные отсылались в Центр космических полетов им. Годдарда, а затем – в Научный институт космического телескопа, команды которого могли отправляться обратно по той же цепочке. Данные анализировались штатными астрономами того же института и в случае необходимости передавались астрономам из других мест. Европейский координационный центр оказывал различные виды помощи как приборам, так и астрономам.

Развитие проекта происходило гораздо медленнее ожидаемого, и когда в апреле 1990 г. наконец состоялся запуск телескопа, то он (даже не принимая во внимание расходы на его запуск) приобрел сомнительную репутацию самого дорогого научного инструмента в человеческой истории. Удалось извлечь много уроков, и не все они были связаны с астрономией. Медленные темпы и перерасход средств, выделенных на осуществление проекта, привели к задержкам в выполнении других космических научных программ, таких как рентгеновская обсерватория «Чандра», и по этому поводу прозвучало много резких слов. С другой стороны, ремонт телескопа «Хаббл», наконец осуществленный командой, доставленной к нему космическим челноком «Индевор», создал ему такую мощную рекламу, что даже если бы он ничего больше не сделал, одно это шоу уже окупило бы все предприятие. (Указанная миссия длилась со 2 по 13 декабря 1993 г.) Джаккони как-то пеняли, что всех средств, затраченных на изготовление и ремонт телескопа «Хаббл», хватило бы на запуск семи космических телескопов. И все же, когда телескоп наконец начал функционировать в плановом режиме, в области астрономических наблюдений открылся абсолютно новый этап. Качество получаемых им изображений не имело себе равных, и собранные им данные немедленно начали оказывать влияние на астрофизику в очень многих фундаментальных аспектах.

Ко времени запуска космического телескопа «Хаббл» спутник Европейского космического агентства «HIPPARCOS» положил начало успешной астрометрической программе. Это первый спутник для очень точного измерения положений звезд. Здесь тоже не обошлось без проблем: два его гироскопа вышли из строя, и ракетный двигатель не сумел вывести его на запланированную геостационарную орбиту, поэтому он пересекал пояса Ван Аллена четыре раза в день, в результате чего пропала треть запланированного наблюдательного времени. Хотя его название воздает должное Гиппарху, ставшему инициатором аналогичного проекта более двух тысяч лет назад, у этого акронима есть и другое толкование: HIgh Precision Parallax Collecting Satellite («высокоточный спутник для определения параллаксов»). Из-за атмосферной турбуленции точность наблюдений на самых лучших наземных телескопах не может превышать десятых долей секунды дуги; точность «HIPPARCOS» составляла одну или две миллисекунды дуги, что примерно соответствует углу, под которым один сантиметр виден с расстояния одной или двух тысяч километров. В результате параллаксы, собственные движения и все с ними связанное (например, ни больше ни меньше как абсолютная шкала расстояний во Вселенной) удалось определить с беспрецедентной точностью. Кроме того, спутник с очень высокой точностью измерил блеск звезд, что позволило улучшить кривые блеска многих известных переменных, не говоря уже об открытии новых переменных.

245

Фотография очень далекого квазара, который находится примерно на одном луче зрения с относительно близко расположенной галактикой. Последняя, действуя как гравитационная линза (преломляющая световые лучи), создает четыре изображения квазара. Верхнее и нижнее изображения отстоят друг от друга на 1,6 секунды дуги. Изображение получено космическим телескопом «Хаббл» с помощью чрезвычайно чувствительной «камеры для съемки слабосветящих объектов» Европейского космического агентства. В числе ее достижений – первая в истории фотография поверхности звезды (Бетельгейзе), а также изображения звезд в шаровых скоплениях и системы Плутон-Харон.

Все эти успехи достигнуты большой ценой. Общая стоимость космического телескопа «Хаббл» без учета эксплуатационных расходов составила один процент годового бюджета США на национальную оборону. В космических категориях – ничего особенного; и еще непонятно, какие инвестиции оказались бы лучше. Однако к 2006 г. сложилось устойчивое мнение, что телескоп «Хаббл» заканчивает срок своей службы, поэтому из общего бюджета НАСА в 16,5 миллиарда долларов на него выделили всего лишь 93 миллиона. Следует ли оставить его умирать на орбите или лучше было бы осторожно доставить его на Землю? Многие выступали за то, чтобы продолжать обслуживать его в космосе, но такие пилотируемые, а не автоматизированных полеты, не соответствовали рекомендациям комитета по расследованию инцидента с космическим челноком «Колумбия». Лишь одно можно сказать уверенно, вне зависимости от того, каким будет принятое решение, оно устроит не всех33.

РАКЕТНЫЕ ДВИГАТЕЛИ И ИССЛЕДОВАНИЕ КОСМОСА С УЧАСТИЕМ ЧЕЛОВЕКА

Астрономы (по меньшей мере со времен Коперника) не были великими экономистами, хотя они часто проявляли склонность к простоте и строгости. Однако прошло немало времени, прежде чем они научились использовать ионный двигатель – особенно элегантный тип высокотехнологичного оборудования, способного обеспечить космический аппарат питанием по очень низкой цене. Ионные двигатели используют электрическую энергию сначала для того, чтобы создать заряженные ионы, а затем – электрическое поле, посредством которого они могут быть разогнаны и вытолкнуты из задней части космического аппарата, создав тяговую силу, как это делается в любой ракете. Интенсивность выброса массы невелика, а потому невелика и реактивная сила, движущая корабль. (Она примерно эквивалентна весу одной или двух маленьких монет, давящих на ладонь, в которой они лежат.) Однако в космическом пространстве, которое фактически лишено трения, высокие скорости могут достигаться за счет медленного суммирования с течением времени, а затем с легкостью удерживаться. По-видимому, впервые ионный двигатель был описан в 1947 г. в небольшом рассказе под названием «Эквалайзер», написанном Джеком Уильямсоном для журнала Astounding Science Fiction. В 1977 г. Джордж Лукас развил эту идею в своей киноэпопее «Звездные войны»: небольшие маневренные космические корабли звездного флота темного лорда назывались СИД-истребителями – акроним, означающий, что они приводились в движение спаренными ионными двигателями. Подобную идею использовал американский астронавт Эдуард Гибсон в научно-фантастическом романе «Прорыв» («Reach»), увидевшем свет в 1989 г. Из всех этих выдуманных вариантов только Уильямсон сумел предвидеть реальность, поскольку базовые принципы ионного двигателя были впервые проверены в 1959 г. в Научно-исследовательском центре им. Глена, а рабочая модель двигателя построена там же в 1970 г.

Начиная с 1980‐х гг. эта замечательная по своей простоте идея время от времени использовалась в небольших масштабах для тонкой корректировки орбит спутников связи, но первым космическим аппаратом с ионным двигателем был «Дип Спейс-1» – экспериментальная автоматическая межпланетная станция, запущенная НАСА в 1998 г., спустя полстолетия после рассказа Уильямсона. В следующем году она совершила пролет мимо астероида Брайль и кометы Борелли. За ним последовал «SMART-1» (2003), летательный аппарат ЕКА, посланный на окололунную орбиту. В данном случае ионизированным газом был ксенон, и его запаса хватило на 7000 часов эксплуатации. Солнечные панели производили более одного киловатта энергии, которой хватало для того, чтобы ионизировать и выбрасывать газ. Запущенный с помощью ракеты-носителя «Ариан-5» из Французской Гвианы, «SMART-1» был