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

Наконец, существуют типы установок, которым на Земле просто не хватит места, в первую очередь это актуально для инструментов, работающих в радиодиапазоне. Первой попыткой в этой области был японский проект VSOP (VLBI Space Observatory Programme), в котором спутник с радиотелескопом на борту находился на относительно низкой орбите, работая «в связке» с наземными инструментами. Вторым стал российский проект «Радиоастрон», в котором удалось создать интерферометр с базой более 300 000 км, достигнув рекордного углового разрешения.

Большие установки потребуются и для регистрации гравитационных волн низкой частоты. На 2032–2034 гг. намечен запуск европейской миссии eLISA (Evolved Laser Interferometer Space Antenna) – это космический лазерный интерферометр (подобный LIGO или Virgo, см. раздел 13.9 «Детекторы гравитационных волн»), расстояние между спутниками которого составит около миллиона километров. В частности, этот проект позволит зарегистрировать гравитационное излучение от двойных сверхмассивных черных дыр[19].

Вывод аппаратов в космос позволяет создавать астрономические установки больших размеров.

Астрономические наблюдения из космоса, как правило, очень дороги. Стоимость даже небольших аппаратов обычно превосходит $100 млн, а крупнейшие проекты обходятся в миллиарды долларов. Примером таких проектов являются так называемые великие обсерватории (Great Observatories) NASA, к которым относятся Hubble, Compton, Spitzer и Chandra – самые совершенные космические телескопы для четырех основных диапазонов (видимый, гамма-, ИК- и рентгеновский). Однако при тщательном подходе к выбору методов, наблюдательных программ, а также при качественной обработке данных (включая предоставление открытого доступа к архивам и жесткий конкурс на наблюдательное время) удается получать очень большой научный выход, что с лихвой оправдывает высокие затраты. Кроме того, в ходе создания таких проектов разрабатываются новые технологии, которые затем коммерциализируются (в том числе позволяя в дальнейшем создавать менее дорогие, но очень эффективные космические миссии).

Стоит отметить, что огромный вклад в астрономию внесли не только (а часто и не столько) очень большие космические обсерватории, но и небольшие и относительно недорогие проекты, такие как спутники серии Explorer, к которым относятся GALEX, Swift, Uhuru, WMAP, COBE, RXTE и NuSTAR, или такие проекты, как CoRoT и совсем небольшой (53 кг) канадский аппарат MOST (Microvariability and Oscillations of Stars, Микровариативность и колебания звезд).

14.2. Полеты к телам Солнечной системы

Тела Солнечной системы выделяются среди других астрономических объектов возможностью их непосредственного изучения с помощью космических аппаратов. Это может быть дистанционное исследование с орбитальных или пролетных траекторий; использование стационарных посадочных модулей; применение самоходных аппаратов, перемещающихся по поверхности; наконец, возврат на Землю образцов космических тел. За 60 лет космической эры все эти способы были применены на практике.

Первой межпланетной станцией стала запущенная в январе 1959 г. «Луна-1». С того времени разными странами было реализовано огромное количество проектов межпланетных автоматических станций, поэтому здесь мы лишь кратко рассмотрим несколько отдельных примеров, охватывающих все основные типы исследований и все типы объектов Солнечной системы.

Самым простым типом исследования планет и других объектов Солнечной системы является их изучение с орбитальных или пролетных траекторий. Таким способом были изучены Луна (например, в 1959 г. «Луна-3» впервые получила изображения обратной стороны), все планеты и многие из их спутников, некоторые кометы и астероиды. Рекордсменом в своем роде является аппарат Voyager 2 («Вояджер-2»), запущенный в августе 1977 г.

С помощью космических аппаратов были исследованы все планеты Солнечной системы.

Первой целью Voyager 2 (и его «близнеца» Voyager 1) стал Юпитер, которого космический аппарат достиг в 1979 г., было получено множество высококачественных изображений планеты-гиганта и его спутников. Данные с обоих аппаратов Voyager привели к открытию вулканизма на спутнике Ио, кроме того, благодаря высокому качеству снимков было обнаружено несколько новых спутников и колец Юпитера. Помимо камер аппараты несли множество других инструментов для получения информации о магнитных полях планет, свойствах плазмы и космических лучей.

В 1981 г. Voyager 2 приблизился к Сатурну, где с помощью радиоаппаратуры провел исследование верхней атмосферы этой планеты, а также получил много качественных снимков колец и спутников. После гравитационного маневра аппарат был направлен к Урану.