Вселенная. Краткий путеводитель по пространству и времени: от Солнечной системы до самых далеких галактик и от Большого взрыва до будущего Вселенной

В 1983 г. на орбиту была выведена орбитальная обсерватория IRAS (InfraRed Astronomical Satellite, Международный инфракрасный астрономический спутник), задачей которой стало создание первого полного инфракрасного обзора неба. Для этого аппарат был укомплектован 60-сантиметровым телескопом и запасом жидкого гелия (особенностью работы в ИК-диапазоне является необходимость охлаждать детекторы, а иногда и само зеркало до криогенных температур). Именно запас хладагента обычно является лимитирующим фактором для продолжительности подобных миссий. IRAS проработал около года, но долгое время именно его обзор был лучшим в своей области.

Инфракрасные наблюдения позволяют изучать рождение звезд и планет.

В 2010 г. спутник WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer, Аппарат для обзорных съемок в ИК-диапазоне) провел обзор неба в ИК-диапазоне на новом уровне. Хотя он также был оснащен небольшим телескопом диаметром 40 см, однако развитие технологий позволило выйти на совершенно другой уровень результатов без увеличения размеров, массы или стоимости аппарата.

Для изучения отдельных источников в инфракрасном диапазоне уже в XXI в. в космос были выведены космические телескопы Spitzer («Спитцер») и Herschel («Гершель»), которые существенно обогатили наше понимание того, как образуются звезды и планеты. Herschel оснащен цельным зеркалом рекордного (для астрономических космических зеркал) диаметра 3,5 м. Этот рекорд, видимо, будет побит с запуском телескопа James Webb, зеркало которого, впрочем, будет составным, т. е. многосегментным (и раскладным).

Качество изображений, получаемых телескопом Hubble, недоступно наземным инструментам.

Наблюдения из космоса актуальны и для оптического диапазона, поскольку отсутствие атмосферы позволяет получать изображения очень высокого качества. Идеальным примером этого утверждения является работа космического телескопа Hubble. Этот инструмент оснащен 2,4-метровым зеркалом, совсем небольшим по земным меркам, однако по целому ряду параметров телескоп существенно превосходит наземные 10-метровые гиганты. Кроме того, Hubble проводит наблюдения в ближнем УФ- и ближнем ИК-диапазонах, что расширяет его возможности. Возможность ремонтировать и модернизировать инструмент во время специализированных миссий шаттлов позволила достичь очень большой продолжительности научной программы телескопа, что сделало Hubble одним из самых эффективных телескопов в истории. Правда, и самым дорогим (причем с большим отрывом).

Астрометрический спутник Gaia впервые позволит построить трехмерную карту половины нашей Галактики.

Качество изображений важно и для решения астрометрических задач – определения точного положения звезд и их изменений. Первым астрометрическим спутником был Hipparcos который позволил с помощью параллактического метода точно измерить расстояния до большого числа звезд в пределах примерно 1000 световых лет от Солнца. Новый космический аппарат Gaia должен решить эту задачу уже для половины Галактики – вплоть до расстояний почти 30 000 световых лет.

Массовое открытие экзопланет стало возможным благодаря работе спутника Kepler.

Отсутствие атмосферных мерцаний позволяет очень точно измерять блеск звезд и его вариации. Это стало ключевым моментом для обнаружения транзитных экзопланет и астросейсмологических исследований. Первым специализированным аппаратом для этих целей был европейский CoRoT (Convection, Rotation and planetary Transits – Конвекция, вращение и транзиты планет), а еще более эффективным является космический телескоп Kepler, который совершил настоящий прорыв, открыв более 1000 экзопланет и представив около 20 000 кандидатов для дальнейшего подтверждения и изучения.

Для решения некоторых задач требуется относительно быстрый доступ сразу ко всему небу. Хорошим примером такой задачи является изучение реликтового излучения: при наземных наблюдениях доступным оказывается лишь относительно небольшой участок неба, а для проведения полноценного анализа необходимо получить данные со всей небесной сферы. Поэтому именно серия спутников – COBE (Cosmic Background Explorer), WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) и Planck – позволила получить важнейшие для космологии результаты.