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