Ученые предлагают изменить форму телескопов, чтобы обнаружить внеземную жизнь

С момента, когда Галилео Галилей впервые направил свой телескоп к ночному небу, технологии наблюдения за космосом прошли долгий путь. Но несмотря на все достижения, поиск планет, похожих на Землю, продолжается, требуя новых инженерных решений и нестандартных подходов. 

Фото из открытых источников

Современные телескопы — результат сложной инженерной работы, объединяющей передовые материалы и технологии. Среди них — «Хаббл», «Джеймс Уэбб», «Очень большой телескоп» и недавно введённая в эксплуатацию обсерватория Веры Рубин. Эти инструменты позволяют изучать космос с невиданной ранее точностью, однако их конструкция, в основном круглая с зеркалами и линзами, имеет ограничения при поиске экзопланет, на которых может существовать жизнь.

Для обнаружения планет, подобных Земле, необходимо, чтобы телескоп работал в среднем инфракрасном диапазоне, где излучение воды достигает максимума на длине волны около 10 микрон. При этом необходимо эффективно отделять свет планеты от яркого свечения её звезды. Телескоп «Джеймс Уэбб» способен регистрировать инфракрасный свет, но его 6,5-метровое зеркало недостаточно велико, чтобы различить маленькую планету на расстоянии, сопоставимом с расстоянием Земли до Солнца, если звезда находится в пределах 30 световых лет. Для этого потребовался бы телескоп с зеркалом диаметром около 20 метров, что на данный момент технически сложно реализовать из-за сложности запуска и развертывания столь крупного оборудования.

Другой путь — наблюдение в видимом свете, где длины волн короче, но яркость звезды по сравнению с планетой возрастает примерно в 10 миллиардов раз. Это усложняет задачу блокировки света звезды, поскольку простые методы, например, затемнение линзы, оказываются недостаточными. Для решения этой проблемы предлагается использовать систему из двух космических аппаратов: один из них будет выполнять роль огромного «космического зонта», заслоняющего свет звезды, а второй — телескопа, фиксирующего свет планеты в тени зонта. Аналогичная концепция уже была опробована в миссии Proba-3, где два аппарата на дистанции около 150 метров, создавали искусственное затмение. Однако для поиска экзопланет потребуется увеличенное расстояние между компонентами до десятков тысяч метров, что технически сложно реализовать.

Фото из открытых источников Проект прямоугольного телескопа / Leaf Swordy / Rensselaer Polytechnic Institute

Для решения этих задач команда учёных под руководством профессора Хайди Ньюберг из Политехнического института Ренсселера предложила инновационное решение — телескоп с прямоугольным зеркалом высокой вытянутости размером 1 на 20 метров. Такая форма позволит сохранить большую длину зеркала при меньшей общей площади поверхности по сравнению с телескопом «Джеймс Уэбб», что уменьшит массу и упростит запуск. При этом конструкция обеспечит достаточное разрешение для получения изображений планет, аналогичных Земле, в радиусе до 30 световых лет. 

Детали проекта и его обоснование опубликованы в журнале Frontiers in Astronomy and Space Sciences.