Телескоп «Нэнси Грейс Роман» заправлен: старт 30 августа, почти на год раньше срока

Новая флагманская космическая обсерватория NASA вышла на финишную прямую. 25 июля в телескоп «Нэнси Грейс Роман» (Nancy Grace Roman Space Telescope, для краткости просто Roman, ударение на первый слог) залили около 1100 литров гидразина.

Топливо понадобится аппарату, чтобы добраться до рабочей точки и удерживаться в ней все годы работы. Заправка шла в Payload Hazardous Servicing Facility Космического центра Кеннеди, о ее завершении агентство сообщило 27 июля.

Старт назначен на 30 августа, 07:26 по времени восточного побережья США — это 14:26 по Москве. Ракета-носитель — Falcon Heavy от SpaceX, стартовая площадка — LC-39A, та самая, с которой уходили в космос «Аполлоны» и шаттлы.

Главное в этой дате: она почти на год опережает предельный срок. По контракту телескоп должен был отправиться в космос не позднее мая 2027 года — в блоге миссии NASA пишет о девяти месяцах опережения. Для флагманской астрофизической обсерватории, а особенно на фоне истории «Джеймса Уэбба», сдвиг графика влево — событие само по себе.

Что осталось до старта

Работы осталось немного, но все процедуры весьма ответственные. Телескоп закрепят на переходнике, соединяющем его с верхней ступенью ракеты, затем спрячут под головной обтекатель — створки, которые защищают аппарат от набегающего потока и нагрева при прохождении атмосферы. Дальше — вывоз на площадку и предстартовые проверки.

Ранее, в середине июля, инженеры проверили и очистили шесть панелей солнечных батарей: питание обсерватории целиком зависит от них, и раскрываться они будут уже в полете.

Куда полетит телескоп

Цель — точка Лагранжа L2 системы Солнце–Земля, примерно в полутора миллионах километров от нас. Это вчетверо дальше Луны и то же самое место, где работает «Джеймс Уэбб».

Выбор позиции не случаен: в точке L2 Солнце, Земля и Луна остаются с одной стороны от аппарата, и его можно закрыть от всех трех сразу одним экраном. Для инфракрасного телескопа это критично — собственное тепло и засветка мешают ему сильнее, чем что-либо еще.

Заправленный гидразин (топливо) нужен для двух задач: довести аппарат до окрестностей L2 и потом удерживать его на гало-орбите вокруг этой точки, попутно разворачивая солнечные панели к Солнцу. Основная миссия рассчитана на пять лет, но топлива, по расчетам NASA, может хватить еще на пять лет продления.

Чем «Роман» отличается от «Хаббла» и «Уэбба»

Тут кроется самое интересное. Главное зеркало «Романа» — 2,4 метра, ровно такой же диаметр, как у «Хаббла». По светосиле и разрешению они почти близнецы. Разница в поле зрения.

«Хаббл» в этом смысле можно сравнить с микроскопом: он показывает крошечный участок неба, но с изумительной детальностью. «Роман» дает картинку сопоставимой четкости, но захватывает за один снимок площадь минимум в сто раз большую. Его главный инструмент, широкоугольный «глаз» Wide Field Instrument, — камера на 300 мегапикселей с полем 0,28 квадратного градуса.

Чтобы понять, что стоит за этими цифрами, полезно одно конкретное сравнение. Есть известная программа CANDELS — глубокий обзор далеких галактик, который «Хаббл» отснял в ближнем инфракрасном диапазоне почти за 21 день чистого наблюдательного времени. «Роман» покрыл бы ту же площадь неба меньше чем за полчаса. Три недели работы одного телескопа против получаса работы другого — при примерно одинаковой детализации снимков.

Сравнение с «Джеймсом Уэббом» выглядит иначе. Уэбб — инструмент для глубокого взгляда в одну точку, он видит слабейшие и древнейшие объекты. «Роман» — разведчик: он находит интересное на огромных площадях, а разбираться с находками уже будут Уэбб и наземные гиганты. Конкуренции между ними нет, есть разделение труда.

Второй прибор на борту — коронограф, устройство, гасящее свет звезды, чтобы разглядеть слабые объекты рядом с ней. Ставится он как демонстрация технологии, но по контрасту должен превзойти все существующие приборы на два порядка. Именно эта технология в будущем позволит напрямую фотографировать планеты земного типа.

Что телескоп будет искать

Три четверти времени основной миссии будут посвящены трем главным обзорам.

Обзор высоких галактических широт соберет данные о более чем миллиарде галактик — их форме и распределении в пространстве и времени. Это тот инструмент, с помощью которого планируют понять распределение во Вселенной темной материи и темной энергии. Напомним, что и на долю темной (невидимой) материи приходится около 95% содержимого Вселенной, а темная энергия, как полагают, ответственна за то, что расширение Вселенной ускоряется.

Временной обзор высоких широт будет ловить сверхновые типа Ia — «стандартные свечи», по которым в конце 1990-х и обнаружили ускоренное расширение. Независимые измерения нужны, чтобы разобраться с расхождением в оценках скорости расширения Вселенной, которое сейчас всерьез беспокоит космологов.

Обзор балджа Млечного Пути нацелен на экзопланеты. Телескоп будет непрерывно следить за сотнями миллионов звезд в центральной части нашей Галактики и ждать вспышек. Когда между нами и далекой звездой будет проходить какой-то объект, его гравитация ненадолго сработает как линза и усилит свет фоновой звезды. По форме этой вспышки можно будет вычислить массу «линзы» — даже если сама экзопланета останется невидимой.

Метод хорош тем, что находит именно то, что плохо ловится всеми остальными способами: планеты на больших орбитах, планеты-сироты, летящие сквозь Галактику без звезды, и одиночные черные дыры. Прогнозы по урожаю сильно разнятся в зависимости от методики подсчета: тысячи планет через микролинзирование и порядка ста тысяч планет при использовании метода транзитов (когда планета наоборот, слегка гасит яркость звезды своей тенью).

Кто такая Нэнси Грейс Роман

Телескоп до 2020 года назывался WFIRST и был переименован в честь женщины, которую в NASA называют матерью «Хаббла».

Нэнси Грейс Роман (ударение во всех словах на первый слог) пришла в агентство в 1959 году, через полгода после его основания, и стала первым в истории NASA руководителем направления астрономии. Именно ее работа — организационная, бюджетная, политическая — привела к тому, что «Хаббл» вообще был построен и запущен. Она умерла в 2018 году, за два года до того, как ее именем назвали телескоп.

Сама идея этой обсерватории живет с 2010 года, когда проект получил высший приоритет среди различных астрономических проектов. Полная стоимость миссии оценивается примерно в 4,3 миллиарда долларов.