«Подсолнух» для двойника Земли

Солнечный щит-«подсолнух» StarShade. Изображение: NASA

NASA раскрыло планы по поиску внеземной жизни в ближайшие десять лет

Александр Телишев

15 июля, 2014 18:26

12 мин

Американское национальное управление по воздухоплаванию и исследованию космического пространства (NASA) планирует в ближайшие десять лет сфокусировать усилия на поиске подходящих для жизни «суперземель» у относительно тусклых и небольших звезд при помощи телескопов TESS и «Джеймс Уэбб», наследников «Кеплера» и «Хаббла». Второй и главный пункт в «инопланетной» программе НАСА — создание особого космического солнечного щита-«подсолнуха» StarShade, который позволит новым орбитальным обсерваториям искать тусклых двойников Земли у звезд, похожих на Солнце. Обо всем этом Чарльз Боулден, директор NASA, и его коллеги рассказали на пресс-конференции в штаб-квартире организации в Вашингтоне.

«В бытность астронавтом, меня и Джона (Грунсфилда, заместителя руководителя NASA. — РП) часто спрашивали, встречались ли мы с инопланетянами во время выходов в космос. Не знаю как Джон, но мне так и не удалось вступить с ними в контакт, несмотря на всю мою любознательность. Тем не менее я могу сегодня сказать, что присутствующие здесь коллеги, да и вы, наверное, уверены в том, что мы не одиноки в этой огромной Вселенной, где не может не существовать других форм жизни. Вопросом остается то, где прячется эта жизнь», — заявил Чарльз Боулден, обращаясь с приветственным словом к участникам пресс-конференции.

Директор NASA отметил, что поиск «двойника Земли» и следов существования внеземной жизни будет одной из основных задач управления в ближайшие десять-двадцать лет. Для реализации этой задачи американское аэрокосмическое агентство запустит два новых космических телескопа — «охотник за планетами» TESS и, как ее называют директора NASA, «элитную космическую обсерваторию» JWST. TESS является наследником и заменой для «Кеплера», первой обсерватории NASA, занятой поиском экзопланет, которая вышла из строя в мае 2013 года и была частично восстановлена в рамках проекта К2 в мае текущего года. А обсерватория JWST, или «Джеймс Уэбб», станет заменой для главного космического «ока» NASA, телескопа «Хаббл», который работает на орбите Земли уже 24 года.

Полномасштабная модель космического телескопа «Джеймс Уэбб». Фото: NASA

Оба этих телескопа, как считает Джон Грунсфилд, заместитель директора NASA и руководитель научных миссий агентства, вполне способны помочь астрономам реализовать его мечту — найти планету-«двойник» Земли или другое небесное тело, на поверхности которого может существовать жизнь. По его словам, высокое разрешение спектрографов и других приборов «Джеймса Уэбба» позволит находить следы воды в атмосфере экзопланет, что заметно повысит эффективность поисков жизни на поверхности открываемых TESS планет.

По словам Джона Мэтера, руководителя проекта JWST и лауреата Нобелевской премии по физике 2006 года, подобная возможность была заложена в изначальный проект нового «элитного телескопа», работа над которым началась еще в 1995 году, когда никто всерьез и не думал о поиске экзопланет и двойников Земли. Как отмечает физик, все зеркала телескопа и большая часть научных приборов были успешно собраны и проверены инженерами NASA и фирмы Northrop-Grumman. Если Конгресс США еще раз не попытается закрыть проект, как это уже происходило в июле 2011 года, «Джеймс Уэбб» отправится в космос в намеченный срок, в октябре 2018 года. Он начнет наблюдение за экзопланетами, которые будет открывать TESS, через два месяца после запуска, когда его зеркала достигнут оптимально низких температур.

Другая участница конференции, планетолог Сара Сигер из Массачусетского технологического института (США), участвующая в создании телескопа TESS, раскрыла детали новой «двухсторонней» стратегии поиска внеземной жизни. Основой для создания этой программы послужили недавние открытия телескопа «Кеплер», обнаружившего свидетельства того, что практически каждая звезда в Галактике обладает спутником-планетой, примерно 20% которых находится в пределах так называемой «зоны жизни» — области вокруг светила, где на поверхности планет может существовать жидкая вода.

Компьютерная модель телескопа TESS. Источник: NASA

Первая часть планов NASA представляется достаточно скромной — Сигер и другие планетологи планируют сориентировать TESS на поиск относительно небольших «суперземель», находящихся в зоне жизни у спокойных и небольших звезд, преимущественно красных карликов. NASA планирует найти около тысячи подобных светил и сопровождающих их планет, которые ученые попытаются рассмотреть при помощи «Джеймса Уэбба». По словам Сигер, новые инструменты на борту этой «элитной обсерватории» помогут ученым искать так называемые «биосигнатурные газы», производимые живыми организмами, в атмосфере экзопланет.

«JWST не предназначен для поиска жизни на далеких экзопланетах, и нам не обойтись без удачи в попытках ее обнаружения. Тем не менее, его чувствительность и разрешение дают нам первый реальный шанс найти планету с существующей на ее поверхности жизнью», — рассказывала Сигер на пресс-конференции.

Вторая, более амбициозная сторона стратегии NASA — поиск жизни на землеподобных планетах, вращающихся вокруг полных «клонов» Солнца. Проблема этого «терроцентрического подхода», как выражается Сигер, заключается в двух вещах. Во-первых, солнцеподобные звезды в тысячи и десятки тысяч раз ярче, чем красные карлики, благодаря чему свечение даже крупных планет практически полностью «забивается» светом звезды. Во-вторых, сама Земля является достаточно тусклой планетой по сравнению с «суперземлями» и «горячими юпитерами», что еще больше усложняет поиск ее двойников у далеких светил. По расчетам Сигер, двойник нашей планеты будет в 10 миллиардов раз тусклее, чем звезда, что делает его обнаружение при помощи TESS и «Джеймса Уэбба» невозможным на практике.

Астрономы нашли остроумное решение этой проблемы. Своими корнями оно уходит не в планетологию, а в «обратную» область астрономии — гелиофизику, которая занимается изучением Солнца. Астрономы, наблюдающие за Солнцем, десятилетиями используют простейший прием, который позволяет им исследовать ближайшие окрестности светила — они размещают над телескопом диск из непрозрачного материала, который препятствует попаданию прямых лучей Солнца в объектив.

Подобные диски, так называемые коронографы, практически не применяются для изучения экзопланет из-за дифракционных искажений, возникающих в результате большой удаленности изучаемых звезд от Земли. В 2008 году инженеры из университета Колорадо в Боулдере сумели справиться с этой проблемой — они выяснили, что экзопланетный коронограф должен быть похож по своей форме не на диск Солнца, а на подсолнух. Лепестки этого «цветка» будут подавлять оптические искажения, и в телескоп будет поступать кристально чистая, как выражается Сигер, картинка ближайших окрестностей звезды.

Планета класса Суперземля OGLE-2005-BLG-390L b, которая обращается вокруг красного карлика. Источник: NASA

Инженеры NASA из Лаборатории реактивного движения в Пасадене (JPL) и специалисты компании Northrop Grumman, отвечающей за создание «Джеймса Уэбба», взяли эту идею на вооружение и начали работать над созданием космического «подсолнуха» StarShade. Первые прототипы и концепт-арты этого коронографа начали появляться на сайте JPL в марте 2014 года.

StarShade представляет собой самостоятельный космический корабль размером с половину футбольного поля, который будет запущен на орбиту Земли вместе со следующим после TESS телескопом-«охотником за экзопланетами». Помимо гигантских лепестков, он будет оснащен своими собственными маневровыми двигателями, источником питания и бортовым компьютером, который поможет ему удерживать себя на расстоянии в 50 тысяч километров от телескопа и поворачиваться вместе с обсерваторией.

Пока этот проект далек от завершения — специалисты JPL и Northrop Grumman еще находятся на стадии наземных испытаний. Они недавно проверили работу мини-версии «подсолнуха» в пустыне на Земле, используя светильники разной мощности в качестве аналогов звезд и планет.

Ближе к реальному воплощению, по словам другого участника пресс-конференции, Дэвида Гэллагера из Лаборатории реактивного движения, находится другая версия коронографа, которую NASA планирует установить на орбитальный телескоп WFIRST/AFTA. Эта инфракрасная обсерватория, постройка которой должна предположительно начаться в 2017 году, будет оснащена «внутренним» коронографом на базе особых деформирующихся зеркал, способных приобретать произвольную форму по команде компьютера. Судя по внутренним презентациям NASA, разрешающая способность у этого прибора будет относительно низкой и он не сможет находить не только двойников Земли, но и даже «суперземли».

Несмотря на то, что поиски внеземной жизни в далеких уголках Галактики будут для NASA приоритетными, организация не собирается прекращать изучение планет Солнечной системы, на которых гипотетически может существовать жизнь. В заключительной части пресс-конференции Грунсфилд заявил, что в ближайшие недели NASA объявит о начале конкурса по созданию научных инструментов для зонда «Европа-Клипер», который отправится к Европе, спутнику Юпитера, и оценит пригодность подводного океана этой планеты для зарождения и существования жизни.

Как шутит Грунсфилд, NASA не надеется найти жизнь или ее следы на Европе, Энцеладе, Титане или других спутниках планет-гигантов Солнечной системы, так как это будет означать, что жизнь очень легко зарождается и так же просто исчезает с лица планет. Как подчеркивают планетологи, обнаружение жизни в подледном океане Европы не сильно повлияет на их поиски, так как следы жизнедеятельности на планетах, удаленных от нас на десятки и сотни световых лет, будет невозможно заметить на практике.

ТЕГИ

поддержать проект

Для поднятия хорошего настроения, вы можете угостить наших редакторов чашечкой кофе

Маленькая чашка кофе