Увидеть материки на экзопланете: российский ученый рассказал о дерзком проекте

Солнечная линза поможет заглянуть через сотни миллионов световых лет

Увидеть планеты в других солнечных системах, где, возможно, есть какие-то зачатки жизни, рассмотреть их с разрешением, позволяющим увидеть материки! Такую дерзкую цель ставит перед собой группа ученых из России и США. А поможет ее осуществить солнечная гравитационная линза, которая выполнит роль огромного космического телескопа. 

Траектория полета малых космических аппаратов к экзопланетам. Фото: Planetary and Space Science, Volume.

тестовый баннер под заглавное изображение

 Идея использовать Солнце как огромную линзу, для получения четкого снимка экзопланеты (планеты, вращающейся вокруг другой звезды), появилась еще в 90-е годы. Однако осуществить ее не было возможности из-за отсутствия необходимых технологий и знаний. Сейчас они появились, и ученые утверждают, что смогут долететь до точки пространства, откуда экзопланеты будут выглядеть, как на ладони, всего за 30 лет, что для космических масштабов в сотни миллиардов километров очень мало. О концепции, методах навигации и баллистической схемы полета, разработанных американским ученым-астрофизиком из Лаборатории реактивного движения (JPL NASA) Славой Турышевым со своими коллегами и специалистами Института прикладной математики имени М.В. Келдыша РАН «МК» рассказал заведующий отделом, доктор физико-математических наук Михаил Овчинников.  

Все мы знаем, что наш национальный проект «Космос» в одной из своих частей как раз ставит перед нами задачу исследования межпланетного пространства, – говорит Михаил Юрьевич. – Для опережающего развития науки и космических технологий необходимо заглядывать за горизонт, нащупывая и развивая знания, которые потребуются следующим поколениям, а может и нам в недалеком будущем. Марс и Венеру мы худо-бедно исследовали и будем продолжать исследовать, но вряд ли найдем на них подходящие условия для жизни. А ведь нам надо интересоваться этим вопросом, поскольку «век» нашей Земли не бесконечен, рано или поздно человечеству придется искать убежище на какой-то другой планете. Тот же Слава Турышев определил в свое время список «12 гейтов», то есть ворот, которые необходимы для зарождения жизни в нашем понимании, к примеру, доступная энергия, скорость химических реакций, надёжность копирования информации, замкнутость биогеохимических циклов, устойчивость климатических связей и другие.

– Ни Марс, ни Венера не позволят жизни преодолеть все «гейты», –  продолжает Михаил Овчинников, – а значит, надо искать жизнь вне Солнечной системы или на странниках, залетающих к нам из других солнечных систем. 

– Космический телескоп «Кеплер» нашел уже тысячи экзопланет, и среди них сотни уже отнесены к планетам, на которых теоретически, может быть жизнь. Что нового по сравнению с этим инструментом даст ваша технология?

– Она поможет разглядеть их не по теням на солнцах, а напрямую, при помощи телескопа. Действуя традиционным методом, чтобы увидеть далекие планеты, находящиеся на расстоянии сотен световых лет от нас (то есть, свет оттуда идёт годы), на Земле надо построить телескоп с зеркалом диаметром около 200 километров, что не реально. Но оказывается, что вместо такого телескопа можно использовать наше Солнце! Для этого в фокус образуемой им гравитационной линзы (Солнце за счёт сильного притяжения искривляет путь света, и наблюдаемые объекты становятся ближе) надо поместить фотоприемник размером один метр. Но вот незадача – этот фокус начинается на расстоянии 550 астрономических единиц (1 а.е. равна 150 млн. километров. – Авт.). 

– Даже «Вояджеры», которые отлетели от Земли дальше других аппаратов, находятся сейчас всего в 170 а.е….

– В том-то и дело. И пока у нас нет в распоряжении мощных ядерных буксиров, нам надо летать на большие расстояния другими способами. 

– Какими же?

– Мы предлагаем на пути к точке фокуса солнечной линзы лететь, не преодолевая солнечное притяжение (как действовали бы ядерные буксиры), а, наоборот, используя его для разгона аппарата, не имеющего при этом значимого источника энергии на борту. Для этого надо обеспечить пролет как можно ближе к Солнцу, чтобы получив от него необходимый импульс, отправиться к точке наблюдения за экзопланетами. В результате аппарат выйдет на гиперболическую орбиту, удаляясь от Солнца со скоростью около 20-25 астрономических единиц в год после выхода за пределы Солнечной системы.

– Что будет после того, как аппарат доберется до фокуса солнечной гравитационной линзы?

– Это произойдет, по нашим подсчетам, примерно лет через 30. Аппарат будет снабжен камерой 1000 х 1000 пикселей и размером метр на метр, то есть, на одном пикселе поместится изображение объекта размером в 20 километров, удаленном на расстоянии сотню световых лет. Для получения полного изображения экзопланеты потребуется сканирование в области размером порядка полутора километров в плоскости фокуса. Картинка будет передаваться на Землю при помощи лазерной связи в течение нескольких месяцев. Что поделаешь, далеко, да и связь нерегулярная.

– С какой четкостью можно будет наблюдать экзопланеты?

– Указанное выше разрешение позволит увидеть материки и даже города, конечно, если они там есть.

 Конечно же, проблем, подлежащих решению для реализации такой миссий, море. Как осуществлять навигацию на таких расстояниях, учитывая, что радиосигнал идет туда двое суток? Как попасть в заданную область диаметром в несколько километров? Как не растерять «опыт», полученный аппаратом-лидером и передать его следующим за ним аппаратам? Однако все эти вопросы, на наш взгляд, разрешимы.

Источник: www.mk.ru