Гершель (космічний телескоп)

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Космічний телескоп Гершель
Herschel Space Observatory.jpg

Художнє зображення
Загальна інформація
Інші назви FIRST (Far InfraRed and Submillimetre Telescope)
NSSDC код 2009-026A
Організація ЄКА
Виготовлено з участю Thales Alenia Space
Дата запуску 14 травня 2009 року 13:12 UTC
Запущено з Куру
Засіб запуску Аріан-5
Тривалість місії заплановано три роки
збігло 1938 днів
Тип орбіти навколо лагранжевої точки L2 системи Сонце-Земля
Тип телескопа інфрачервоний
Інструменти
HIFI (Heterodyne Instrument for the Far Infrared) 157 — 212 мікрометрів
240 — 625 мікрометрів
PACS (Photodetector Array Camera and Spectrometer) 55 — 212 мікрометрів
SPIRE (Spectral and Photometric Imaging REceiver) 194 — 672 мікрометрів
Зовнішні посилання
Інтернет сторінка herschel.esac.esa.int

Космі́чний телеско́п «Ге́ршель» (англ. Herschel Space Observatory) — астрономічний супутник, створений Європейським космічним агентством, спочатку запропонований консорціумом європейських вчених 1982 року. Запуск відбувся 14 травня 2009 року, о 13:12 за універсальним часом (UT) з космодрому Куру за допомогою ракети-носія «Аріан-5»[1]. Місію названо на честь сера Вільяма Гершеля, першого дослідника інфрачервоного спектру.

Супутник розміщений на геліоцентричній орбіті поблизу другої точки Лагранжа (L2) системи Земля — Сонце, тобто весь час перебуватиме над нічним боком Землі. Разом із телескопом «Гершель» тієї ж ракетою-носієм було виведено на орбіту астрономічний супутник «Планк». Вартість проекту (з вартістю об'єднаного запуску) становить приблизно 1,9 мільярда євро[2].

Основна наземна станція, що забезпечує функціонування телескопа — антена глибокого космосу у Нью Норсії (Австралія), що теж належить ЄКА.

Історія[ред.ред. код]

Ідея створення величезного орбітального інфрачервоного телескопа народилася ще 1982 року у європейських учених. Через 27 років ракета-носій Ariane-5 стартувала з космодрому у французькій Гвіані. У розробці телескопа, «відповідальним» за який є Європейське космічне агентство, взяли участь десять країн, зокрема, США і Росія.

Спочатку планувалося, що телескоп називатиметься FIRST (англ. Far InfraRed and Submillimetre Telescope — телескоп для вивчення далекого інфрачервоного й субміліметрового діапазонів). Пізніше конструктори вирішили дати апарату ім'я британського вченого Вільяма Гершеля, що відкрив інфрачервоне випромінювання.

Огляд місії[ред.ред. код]

Телескоп «Гершеля» — найбільший серед виведених за межі Землі. Діаметр його головного дзеркала — однієї з найважливіших компонентів оптичної системи — становить 3,5 метра. Для порівняння, головне дзеркало «Хаббл» приблизно на метр менше — його діаметр становить 2,4 метра. За площею дзеркало «Гершеля» перевищує дзеркало «Хаббла» більш ніж удвічі (9,6 м² проти 4,5 м²). Від площі головного дзеркала прямо залежить «гострота зору» телескопа — що воно більше, то більше випромінювання зможе зібрати.

Діаметр дзеркала — не єдине, що відрізняє «Гершель» від «Хаббла». «Гершель» бачить Всесвіт не в оптичному, а в інфрачервоному й субміліметровому діапазонах. Усі створені досі космічні інфрачервоні телескопи за своїми розмірами навіть не наближаються до «Гершеля». Їхні дзеркала збирали приблизно у 20 разів менше випромінювання, ніж дзеркало нового телескопа.

Людське око не здатне вловити випромінювання в інфрачервоному діапазоні. Наш зір обмежений вузьким інтервалом довжин хвиль від 360 до 730 нанометрів, що отримав назву видимого світла. Спостерігаючи видиме світло, що прийшло з глибин Всесвіту, можна отримати багато інформації про зорі, комети і навіть деякі планети. Видиме світло служило основним джерелом інформації про космос до середини XX століття.

У міру накопичення нових знань астрономи переконалися в тому, що наші очі, навіть посилені потужними телескопами, є малопридатним інструментом для вивчення Всесвіту. Видимого світла в космосі дуже мало й воно несе лише дещицю інформації про властивості космічних тіл. Однією з головних перешкод для видимого світла є пил, якого повно у космічному просторі. Діаметр часток пилу порівняний з довжиною хвиль видимого світла, тому порошинки ефективно відбивають і поглинають його.

Пил незмінно оточує народжувані зорі й планети з тієї простої причини, що саме з малесеньких часток космічного пилу й газу формуються величезні космічні тіла. Пил не затримує випромінювання назавжди — він випромінює, але вже не в оптичному, а в інфрачервоному діапазоні. Для телескопів, що працюють в оптичному діапазоні, пил є непереборною перешкодою, що приховує об'єкти спостереження.

Саме в інфрачервоному діапазоні світять холодні області Всесвіту. Недавні дослідження довели, що багато галактик випромінюють лише інфрачервоне випромінювання.[Джерело?] Загалом близько половини світла зірок за весь час існування Всесвіту, було випромінено в інфрачервоному діапазоні.

В першу чергу, інфрачервоний телескоп дозволяє астрономам побачити Всесвіт без пилу. «Гершель» вловлює випущене порошинками випромінювання, отримане від інших космічних тіл. Аналізуючи його, вчені можуть скласти уявлення про початкове світло. Наприклад, про світло, що випромінюється під час народження зірок і планет.

Ще один об'єкт вивчення нового телескопа — це комети. Вони складаються переважно з водяного льоду, метану та вуглекислого газу і несуть в собі матеріал, з якого складався молодий Всесвіт. Протягом еволюції Всесвіту речовини, що утворилися в результаті Великого Вибуху та невдовзі після нього, зазнавали числених перетворень. Комети несуть в собі частинки первинного космосу, тому їхнє дослідження є критично важливим для складання картини Всесвіту.

«Гершель» зможе вивчати не тільки еволюцію, але й хімію Всесвіту. Великий Вибух виробив лише три найлегших елемента — водень, гелій і літій — а всі інші утворилися в зоряних печах. Зокрема й елементи, з яких побудовані живі істоти. Вивчення хімічного складу різних областей космосу допоможе не тільки уточнити закони еволюції зір, але й (імовірно) з'ясувати питання про механізми появи життя.

Конструкція[ред.ред. код]

Прилад, в якому закладені такі великі можливості, складається з трьох частин. Перша частина — це власне телескоп, основною деталлю якого є 3,5-метрове головне дзеркало. Воно захищене від надмірного випромінювання спеціальним екраном, на якому розташовані сонячні батареї, що живлять «Гершель». Головне дзеркало виготовлено з карбіду кремнію й відполіроване (розмір нерівностей не перевищує тисячних часток міліметра). Невеликі викривлення форми головного дзеркала призводять до того, що телескоп стає «корокозорим». Найвідоміший приклад обмеженого зору телескопа — це славетний «Хаббл»[3].

Друга частина «Гершеля» складається з трьох детекторів, на які потрапляє зібране дзеркалом світло. Детектор HIFI (Heterodyne Instrument for the Far Infrared) вловлює випромінювання в діапазонах від 157 до 212 мікрометрів та від 240 до 625 мікрометрів. HIFI здатний розрізняти окремі молекули й вивчати характер їхнього руху, температуру й інші фізичні характеристики.

Детектор PACS (Photodetector Array Camera and Spectrometer) працює в діапазоні від 55 до 212 мікрометрів. Цей інструмент ідеально пристосований для вивчення молодих галактик з активним зореутворенням і пилових хмар.

Інструмент під назвою SPIRE (Spectral and Photometric Imaging REceiver) призначений для вивчення випромінювання в діапазоні довжин хвиль від 194 до 672 мікрометрів. Використовуючи SPIRE, астрономи будуть вивчати, як формувалися зірки в юному Всесвіті.

Детектори розташовані всередині кріостату, що забезпечує їм дуже низьку та стабільну температуру. Кріостат містить рідкий надплинний гелій із температурою −271 °C (2 К). Для детекторів SPIRE та PACS потрібне додаткове охолодження (до 0,3°K). За образним порівнянням творців телескопа, спостерігати інфрачервоне випромінювання з використанням тепліших інструментів — це все одно, що спостерігати далеку зірку проти полуденного сонця.

Підтримувати на «Гершелі» космічний холод будуть близько двох тисяч літрів рідкого гелію. Роль кріостата — ключова для життєвого циклу обсерваторії. Поступово гелій буде випаровуватися, через три роки детектори почнуть нагріватися і Гершель не зможе надалі виконувати спостереження.

Призначення третьої частини «Гершеля» — виконання технічних функцій з підтримання роботи телескопа, обробки даних спостережень, зміни орбіти та зв'язку з Землею.

«Гершель» збиратиме дані протягом 21 години щодоби. Отримана інформація буде записуватися на комп'ютер телескопа і передаватися на Землю протягом решти доби (3 години). Паралельно з прийомом даних, фахівці на Землі задаватимуть програму роботи телескопа на наступну добу. Настільки інтенсивний режим роботи дозволить вченим зібрати максимально можливу за три роки кількість даних. Аналіз такої кількості інформації вимагатиме не менше десятка років. З огляду на те, що всі ці дані будуть унікальними, можна тільки позаздрити астрономам, які отримають такий подарунок.

Розташування[ред.ред. код]

Інфрачервоний телескоп обертається навколо так званої лагранжевої точки L2. Сонце, Земля та L2 розташовані на одній прямій, Земля лежить між Сонцем і L2. Ця точка віддалена від Землі на 1,5 мільйона кілометрів (майже вчетверо далі, ніж Місяць). Телескоп весь час перебуватиме над нічною стороною Землі. Таке розташування має низку переваг:

  • Інструменти телескопа ізольовано від потужного інфрачервоного випромінювання денної сторони Землі (та Місяця);
  • Оскільки Земля й Сонце будуть на одному напрямку від апарата, це не створюватиме перешкод для астрономічних спостережень у всіх інших напрямках;
  • Телескоп перебуватиме поза межами земних радіаційних поясів, які можуть порушити спостереження.

Апарат обертатиметься навколо точки L2. Відстань від Землі змінюватиметься від 1,2 до 1,8 млн км. Ця орбіта (так звана «орбіта Ліссажу») нестабільна, для утримання на ній «Гершель» буде щомісяця виконувати невеликі маневри корекції.

Наукова мета[ред.ред. код]

Телескоп призначений для вивчення інфрачервоної частини випромінювання від об'єктів Сонячної системи, Чумацького Шляху, а також від позагалактичних об'єктів, що розташовані за мільярди світлових років від Землі (наприклад, новонароджених галактик). Передбачаються дослідження за такими темами:

  • Формування й розвиток галактик у ранньому всесвіті;
  • Зоряні скупчення та їх взаємодія з міжзоряним середовищем;
  • Хімічний склад атмосфер та поверхонь тіл Сонячної системи, зокрема планет, комет і супутників планет.

Перші фото[ред.ред. код]

Фотографії були зроблені майже відразу після відкриття кришки телескопа, яке відбулося 14 червня 2009 року. Як пробну ціль було обрано галактику M51[4], яка розташована на відстані приблизно 35 мільйонів світлових років від Землі. Ця галактика була першою, у якій дослідники виявили добре помітну спіральну структуру.

Фотографії були виконані в мікрохвильовому діапазоні на різних довжинах хвиль: 70, 100 і 160 мікрометрів. За словами фахівців, прилади телескопа ще не почали працювати в повну потужність, але вже видно, що одержувані ним зображення безпрецедентної якості.

Література[ред.ред. код]

Посилання[ред.ред. код]