Nancy Grace Roman Space Telescope

Nancy Grace Roman Space Telescope (Roman Space Telescope, RST; предыдущий вариант названия — Wide Field Infrared Survey Telescope) — широкодиапазонная инфракрасная обсерватория, шестая «великая» обсерватория НАСА, которая была рекомендована в 2010 году Десятилетним опросным комитетом Национального исследовательского совета США в качестве главного приоритета на следующее десятилетие в астрономии. 17 февраля 2016 года WFIRST был официально назначен миссией NASA[4]. В мае 2020 года был назван в честь Нэнси Роман, одной из первых женщин-руководителей в НАСА[5].

Nancy Grace Roman Space Telescope
Тип орбиты гало-орбита
Дата запуска май 2027
Средство вывода на орбиту Delta IV Heavy (планируется)[1]
Масса 4166 кг[2], 4059 кг[2] и 107 кг[2]
Диаметр 2,36 м[3]
Научные инструменты
Логотип миссии
Сайт wfirst.gsfc.nasa.gov
 Медиафайлы на Викискладе

Обсерватория RST должна стать идеологическим наследником и заменой для сразу трех миссий — Хаббла, инфракрасного телескопа WISE и запущенной 25 декабря 2021 года обсерватории «Джеймс Уэбб». RST должна получить первые прямые фотографии экзопланет, раскрыть сущность темной энергии и понять, как распределена материя по Вселенной.

История программы

Разработка телескопа
  • 16 августа 2010 года Национальный исследовательский совет (NRC) академий наук США обнародовал обзор направлений исследовательской работы в области астрономии и астрофизики на следующее десятилетие. Приоритет среди крупных космических проектов, стоимость которых превышает миллиард долларов, отдан космической инфракрасной обсерватории WFIRST с зеркалом 1,3 метра и предполагаемым бюджетом 1,6 млрд долларов[6].
  • В 2010 году была сформирована Рабочая группа (Science Definition Team, SDT) проекта WFIRST.
  • 5 июня 2012 года стало известно, что Национальное управление военно-космической разведки США подарило НАСА две основы для телескопов, которые изначально намеревалось использовать для слежения за поверхностью Земли с орбиты, но затем планы разведки поменялись, и уже созданные инструменты признали устаревшими и невостребованными. По размеру главного зеркала они соответствовали телескопу «Хаббл» (2,4 метра), но обладали примерно в 100 раз большим полем зрения[7]. Одну из подаренных основ было решено использовать после соответствующего обновления в качестве базы для проекта WFIRST.
  • 19 февраля 2016 года проект WFIRST был одобрен для полноценного изготовления и запуска с максимальным бюджетом в 3,2 миллиарда долларов[8].
  • 19 октября 2017 года НАСА опубликовало отчет независимой от основной рабочей группы специалистов, согласно которому стоимость телескопа составит от 3,9 млрд до 4,2 млрд долларов. Кроме того, в отчете независимые эксперты ставят под сомнение ключевые решения специалистов JPL: коронограф реализовать сложнее, чем планирует JPL. Это же касается и некоторых других элементов будущего телескопа[9].
  • 28 августа 2019 года НАСА сообщило об успешном прохождении стадии защиты эскизного проекта (preliminary design review, PDR) будущего телескопа[10][11].
  • 24 сентября 2019 года JPL объявила об успешной защите эскизного проекта коронографа, который защитит высокочувствительную оптику будущего телескопа; таким образом, подтверждена готовность к сборке летного экземпляра этого инструмента[12][13][14].
  • 3 сентября 2020 года было изготовлено главное 2,4-метровое зеркало телескопа. Оно имеет тот же размер, что и у телескопа им. Хаббла, но весит на четверть меньше - 186 кг[15].
  • 6 мая 2021 года НАСА объявило о завершении анализа проекта (стадия Critical Design Review) коронографа, таким образом утвердив его окончательный вид. Теперь специалисты перейдут к изготовлению и сборке полетного варианта инструмента[16][17].
  • 29 сентября 2021 года НАСА объявило о завершении всех проектных и опытно-конструкторских работ по телескопу (стадия Critical Design Review). Ожидается, что полетное оборудование и научные инструменты будут готовы в 2024 году, после чего начнется сборка всего телескопа и его испытания[18][19].

Подготовка и запуск
  • Согласно первоначальным планам космического агентства, постройка WFIRST изначально должна была начаться в 2019 году, однако она была перенесена на несколько лет из-за неясного статуса проекта.
  • В 2018 и 2019 годах власти США пытались полностью закрыть проект в связи с переориентацией на реализацию лунной программы «Артемида». Подобные предложения вызвали протесты научного сообщества и многих конгрессменов и сенаторов, в результате чего проект удалось сохранить.
  • В начале 2020 года запуск телескопа планировалось осуществить в октябре 2026 года.
  • В сентябре 2021 года запуск телескопа планировалось осуществить не позднее мая 2027 года ракетой-носителем Delta IV Heavy.

Научные задачи

Научные задачи RST относятся к передовым вопросам в космологии и исследованиях экзопланет.

Широкоугольная камера WFI
  • Поиск ответов на основные вопросы о темной энергии (совместно с программой ЕКА EUCLID), в том числе: вызвано ли космологическое ускорение новым компонентом энергии или нарушением принципов общей относительности на космологических масштабах. Телескоп будет использовать три метода поиска темной энергии: поиск барионных акустических осциляций, наблюдение за удаленными сверхновыми, использование слабого гравитационного линзирования.
Коронограф

Изначально планировалось разработать и установить полноценный прибор, но из-за финансовых ограничений (проект RST едва укладывается в бюджет, а администрация Президента Трампа неоднократно предлагала его отменить) было принято решение ограничиться демонстратором технологий, который, тем не менее, сможет получать ценную для науки информацию. С помощью коронографа будет возможно получать изображения и спектры каменистых планет, на которых может существовать вода в жидком виде. Но главная цель коронографа телескопа RST — проверка технологий, которые будут использованы в будущих миссиях. Ожидается, что в течение первых 18 месяцев работы коронограф должен продемонстрировать свою работоспособность, после чего ученые со всего мира смогут подать заявки на наблюдения.

  • Продолжение поиска крупных экзопланет размером с Юпитер и массой в 10 % от земной[20] (небольшие каменистые планеты, вроде наших Земли и Марса, данный коронограф увидеть не сможет) методом микролинзирования:
 — насколько часто планетные системы похожи на солнечную;
 — какие типы планет существуют во внешних холодных регионах систем;
 — что определяет пригодность для жизни для планет земной группы.
Обзор затронет 100 млн звезд в течение сотен дней с ожидаемым результатом в 2,5 тыс. открытых экзопланет, большинство из которых будут каменистыми.
  • Получение непосредственных изображений крупных экзопланет, вроде газовых гигантов Солнечной системы, и изучение их спектров.
  • Изучение кометных облаков, астероидов, газа и пыли, подобные главному поясу астероидов или облаку Оорта в Солнечной системе, окружающие далекие светила. Предполагается, что их изучение прояснит историю рождения Земли и всей Солнечной системы в целом.

Научные инструменты

Wide-Field Instrument (WFI, широкопольный инструмент) — широкоугольная 288-мегапиксельная многоспектральная камера инфракрасного диапазона разработки Lockheed Martin. Четкость изображений будет близка к фотографиям телескопа Хаббл, но на снимок WFIRST будет попадать около 0,28 квадратных градусов неба, что в сто раз больше чем у Хаббла[21]. В WFI используются решения, похожие на те, что компания уже применяла в камере ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam), которая установлена на телескопе Джеймса Уэбба. Однако фокальная решетка WFI примерно в 200 раз больше аналогичной у NIRCam. Это позволит получать панорамные изображения звездного поля. WFI будет проводить исследования темной энергии и поиск экзопланент методом микролинзирования. Ожидается, что аппаратура позволит просматривать более 200 миллионов звезд каждые 15 минут на протяжении больше года[22].

Coronagraphic Instrument (CGI, коронограф) — высококонтрастный коронограф с небольшим полем зрения и спектрометрами, покрывающими диапазон волн от видимого света до близкого ИК, также используется новая технология подавления звездного света. Представляет собой набор из нескольких светонепроницаемых ширм и двух миниатюрных гибких зеркал, чья поверхность может менять свою форму по команде с Земли. Бортовой компьютер будет подстраивать геометрию поверхности зеркал таким образом, что прибор сможет «удалять» свет далеких звезд с картинки. Это позволит увидеть планеты, которые вращаются вокруг них.

Оценка стоимости и финансирование проекта
  • В 2010 году, ещё до того, как военные подарили НАСА 2,4-метровое зеркало, проект оценивался в 1,6 млрд долларов.
  • 19 октября 2017 года НАСА опубликовало отчет независимой от основной рабочей группы специалистов, согласно которому стоимость телескопа составит от 3,9 млрд до 4,2 млрд долларов[9].
  • По состоянию на начало 2019 года Рабочая группа WFIRST оценивала стоимость создания телескопа в 3,2 млрд долларов. Столь заметное увеличение стоимости произошло по нескольким причинам: инфляция с момента первоначальных планов в 2010 году (+700 млн долларов), добавление коронографа (+500 млн долларов), затраты на сопровождение основной научной программы (+100 млн долларов), а также издержки, связанные с заменой первоначально предполагаемого зеркала диаметра 1,3 метра на подаренное военными 2,4-метровое (+300 млн долларов)[23].
  • В 2020 году, до наступления пандемии COVID-19, затраты на полный жизненный цикл Roman Space Telescope оценивались в 3,9 млрд долларов. В марте 2021 года, из-за влияния пандемии и переноса срока запуска телескопа с октября 2026 года на май 2027 года, стоимость телескопа выросла еще на 400 млн долларов[24].

См. также

Примечания
  1. WFIRST-AFTA Science Definition Team Final Report. NASA Goddard Space Flight Center (13 февраля 2015). Дата обращения: 10 июня 2015.
  2. https://roman.ipac.caltech.edu/docs/WFIRST-AFTA_SDT_Report_150310_Final.pdf — С. 124.
  3. https://wfirst.ipac.caltech.edu/sims/Param_db.html
  4. (2016-02-18). NASA Introduces New, Wider Set of Eyes on the Universe. Пресс-релиз. Проверено 2016-02-18.
  5. NASA Telescope Named For ‘Mother of Hubble’ Nancy Grace Roman (англ.). NASA.gov (20 мая 2020).
  6. В США предлагают пустить $2 млрд на поиски экзопланет и темной энергии. РИА Новости (16 августа 2010).
  7. НАСА получило в подарок два "шпионских" телескопа. РИА Новости (5 июня 2012).
  8. США запустят космическую обсерваторию WFIRST в середине 20-х годов. РИА Новости (19 февраля 2016).
  9. WFIRST Independent External Technical/Management/Cost Review (WEITR). NASA (19 октября 2017).
  10. NASA защитило эскизный проект телескопа WFIRST. N+1 (3 сентября 2019).
  11. Telescope for NASA’s WFIRST Mission Advances to New Phase of Development. NASA (28 августа 2019).
  12. WFIRST Space Telescope Fitted for 'Starglasses' (недоступная ссылка). Jet Propulsion Laboratory (24 сентября 2019). Дата обращения: 25 сентября 2019. Архивировано 25 сентября 2019 года.
  13. NASA защитило проект коронографа телескопа WFIRST. N+1 (25 сентября 2019).
  14. Инженеры NASA завершили работу над защитой для телескопа WFIRST. ТАСС (25 сентября 2019).
  15. Primary Mirror for NASA’s Roman Space Telescope Completed. NASA (03.09.2020).
  16. NASA приступило к сборке коронографа телескопа «Роман». N+1 (07.05.2021).
  17. Nancy Grace Roman Space Telescope. Twitter (06.05.2021).
  18. NASA завершило проектирование телескопа «Роман». N+1 (30.09.2021).
  19. NASA Confirms Roman Mission's Flight Design in Milestone Review. NASA (29.09.2021).
  20. Ask Ethan: What Surprises Might NASA's Future Space Telescopes Discover?. Forbes (4 марта 2017).
  21. Rauscher, Bernard Introduction to WFIRST H4RG-10 Detector Arrays. Дата обращения: 7 сентября 2018.
  22. Ученые начнут "охоту за темной энергией" в 2020-х годах. РИА Новости (20 января 2017).
  23. The Wide Field Infrared Survey Telescope: 100 Hubbles for the 2020s. Arxiv.org (14 февраля 2019).
  24. Pandemic causes delay and cost increase for NASA’s Roman Space Telescope. Space News (30.09.2021).

Ссылки
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.