Време за четене: 7 минути
Разработва се нов космически телескоп. Мисията му? Да направим снимка на планета, подобна на Земята, която може да оформи нашето разбиране за нашето място във Вселената.
Коледа, 1968 г. Трима мъже бяха в орбита около Луната, толкова далече от Земята, колкото някой някога е бил. Те смятаха, че великолепната пустош на лунния пейзаж е най-зашеметяващото нещо, което ще видят по време на мисията си. Но грешаха.
На четвъртата си орбита астронавтът Бил Андерс видя Земята да се издига над хоризонта на Луната. Той снима момента и по този начин даде на света едно от най-емблематичните изображения на космическата ера. Тази снимка на привидно крехката синя планета Земя впоследствие се превърна в символ, който представя както екологичното движение, така и чудесата на изследването на космоса. Сега група частно финансирани астрономи и инженери искат да пресъздадат този акт, като направят нова снимка на друга синя планета – една около друга звезда.
Синьо небе мислене
Наречен Project Blue, мисията има за цел да изгради и изстреля космически телескоп с една единствена цел: да заснеме всички планети в обитаемите зони на най-близките звезди, подобни на Слънцето. Ако такива планети бяха с размерите на Земята с океани и атмосфера, тогава те дори биха могли да „видят синьо“, терминът на Project Blue за намиране на потенциално обитаема планета.
Мисията е плод на въображението на BoldlyGo Institute. Тази организация с нестопанска цел е основана от д-р Джон Морс, бивш учен от НАСА и научен съветник в Белия дом, за да изследва силно завладяващи научни въпроси, използвайки частни пари от донори и инициативи за групово финансиране. И има няколко въпроса, които са по-завладяващи от това дали има други подобни на Земята планети около други звезди.
Търсенето на аналози на Земята, както са известни тези планети, започна сериозно през 1995 г., когато двама швейцарски астрономи откриха 51 Pegasi b – първата извънслънчева планета (или екзопланета), открита около звезда, подобна на Слънцето. Беше с размерите на Юпитер и изобщо не приличаше на Земята, но доказа, че планетите вече са в обсега на нашите технологични способности.
През десетилетията след това бяха открити повече от 4000 други екзопланети, но едва ли някоя от тях е била заснета. Проблемът е, че планетите не генерират собствена светлина и вместо това просто отразяват светлината на звездите си. Това ги прави повече от милиард пъти по-слаби от звездата-майка. Телескопите досега са успели да зърнат няколко големи планети, но планети с размерите на Земята остават невъзможни за изобразяване. Вместо това астрономите са използвали косвени наблюдения, за да направят извод за съществуването на екзопланетите.
Повечето от откритите досега екзопланети са открити с помощта на космическия телескоп Кеплер на НАСА. Кеплер проследи яркостта на звезда, търсейки спада, причинен, когато планета пресече пред нея. Неговите инструменти бяха достатъчно прецизни, за да може да види по-малки скалисти (наричани също земни) планети, но нито една от тях не се оказа близнак на Земята. Въпреки че някои грабнаха заглавията по света, че са сходни, досега не сме открили истински близнак на Земята в смисъл, че това е свят с размерите на Земята в орбита с размера на Земята около звезда, подобна на Слънцето.
За късмет обаче най-близката звездна система до Слънцето съдържа две звезди, които биха могли да бъдат изключително възнаграждаващи места за разглеждане.
Лов на планети
Алфа Кентавър се състои от три звезди във взаимна орбита една около друга. Една от тях, известна като Проксима Кентавър, е звезда червено джудже и следователно значително по-малка и по-хладна от Слънцето. От останалите Алфа Кентавър B е подобен на Слънцето, а Алфа Кентавър A е почти идентичен. Това са звездите, към които Project Blue ще се насочи.
Съществуващите изследвания на тези две звезди показват, че големи планети като Юпитер не присъстват. Така че, ако там има планети, всичко, което могат да бъдат, са светове с размерите на Земята в орбити, подобни на Земята. „Това е, което ще тестваме“, казва Морс.
Проектът предлага малък космически телескоп. Огледалото му е с диаметър само 0,5 метра, което го прави около половината от размера на Кеплер. И все пак това трябва да е достатъчно голямо, за да може Project Blue да прави директни снимки на всякакви планети, докато се движат около своята звезда, защото космическият кораб ще използва инструмент, наречен коронограф. Той ще блокира светлината от централната звезда, позволявайки да се види много по-бледата планета.
Не очаквайте обаче нищо грандиозно. Всяка планета ще изглежда като нищо повече от единичен пиксел светлина, подобно на изображението на Земята, заснето през 1990 г. от космическия кораб Вояджър 1 от разстояние четири милиарда мили. Въпреки липсата на естетическа красота, това ще позволи на учените достъп до безпрецедентна информация за планетата.
„Наблюдението на яркостта и цвета на планетите във времето е това, което ви позволява да правите карти на повърхността“, казва д-р Маргарет Търнбул от Центъра за изследване на Карл Сейгън към Института SETI, Калифорния, и член на екипа на Project Blue. „Има ли океани? Има ли континенти? Има ли модели на облаци? Метеорологичните условия? Сезони? Ако има, всички тези неща трябва да бъдат отразени – буквално – в цветовите данни и в яркостта на планетата с течение на времето.“
Земята, например, изглежда по-синя, когато гледаме океан, отколкото континент, и е по-ярка, когато гледаме Антарктида.
Техника на телескопа
Простотата, с която може да бъде заявена мисията, противоречи на техническото предизвикателство. Все още никой не е летял с коронограф, предназначен за правене на снимки на подобни на Земята планети. Project Blue работи в тясно сътрудничество с НАСА, която планира много по-голяма мисия, наречена WFIRST (широкообхватен инфрачервен телескоп). Той е проектиран да има чувствителността на космическия телескоп Хъбъл, но със зрително поле 100 пъти по-голямо и ще включва коронограф, върху който Търнбул работи. Project Blue ще използва много от идеите и технологията, разработени за WFIRST, за да осигури орбитален тест за това как да се използва такъв инструмент за откриване на планети. Ето защо е толкова важно да посветим цялата мисия на изследване само на една звездна система.
„Да имаш непрекъснато покритие е голяма работа“, казва Търнбул. „Гледайки едно и също пространство в продължение на месеци или години, можете да сте сигурни, че ще откриете всяка планета в този орбитален диапазон.“
Изглежда толкова очевидно нещо, което трябва да направите, че въпросът защо НАСА вече не планира своя собствена тестова мисия е естествен. Както Морс обяснява, всичко се свежда до пари. От 2007 г. до 2011 г. той беше директор на отдела по астрофизика на НАСА и към края на този мандат забеляза тревожна тенденция. „Ако погледнете историята на бюджета на астрофизиката в НАСА, има голям спад в началото на 2010 г.“, казва той.
Това очевидно щеше да повлияе на броя на мисиите, които дивизията можеше да изгради. И все пак в същото време наземните обсерватории като телескопите Keck и предстоящия Големия синоптичен телескоп (LSST) се развиваха напред благодарение на парите от частни инвеститори. И двата телескопа са обсерватории с общо предназначение, които извършват голямо разнообразие от наблюдения. Въпреки това сумите замесени пари отварят очите на Морс.
„Тези проекти са на бюджетно ниво, което е наравно със сложните сателити“, казва той. И така, той създаде BoldlyGo Institute като средство за привличане на частни пари за стартиране на повече космически мисии.
Project Blue се вписва перфектно в тази визия. Морс се надява, че космическият кораб може да бъде построен за около 50 милиона долара и да бъде изстрелян някъде в началото на 2020-те години за около 10 милиона долара. Ако го направи, цената сама по себе си може да промени играта. Първият търсач на планети на НАСА, Кеплер, струва 550 милиона долара. Само разходите за изстрелване на последния търсач на планети, мисията The Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), която стартира през април, бяха 87 милиона долара. И все пак според хората зад Project Blue потенциалното въздействие на мисията надхвърля обикновените бюджети. Дори се простира отвъд правенето на наука.
Епоха на изследване
Project Blue говори за това какво означава да си човек, за онази част от нас, която е неспокойно любопитна да изследва. „Project Blue е чисто проучване. Отиваме в неизвестното. Разглеждаме какво има“, казва Търнбул. „Обичам идеята просто да изследвам и да отида да видя какво има там.“
Морс повтаря тези чувства. „Гледа към далечното бъдеще“, казва той. „Ако някога отидем до звездите, първо ще отидем до най-близкото място.“ А това означава системата Алфа Кентавър. Project Blue буквално търси целите, които нашите пра-пра-и т.н. внуците може един ден да видят със собствените си очи.
Как работи: коронограф
Project Blue ще използва устройство, наречено коронограф, за да прави снимки на всякакви планети около Алфа Кентавър. Коронографът е устройство, което блокира ярката светлина от централен обект, но позволява на слабата светлина от заобикалящата го среда да навлезе в телескопа.
Изобретен е през 30-те години на миналия век от френския астроном Бернар Лио. Той искаше да изследва слабата външна атмосфера на Слънцето, която ставаше видима само по време на пълно затъмнение, когато Луната блокира яркия диск на Слънцето, така че той проектира и построи устройство, което може да имитира действието на Луната и да създаде изкуствено затъмнение в неговия телескоп. Тъй като външната атмосфера на Слънцето се нарича корона, устройството на Лиот е кръстено коронограф.
Търсенето на екзопланети е друг добър пример за желание да видите нещо слабо до нещо ярко. Планетите не генерират собствена светлина, вместо това те просто отразяват тази, излъчвана от звездите-родители. Сравняват го с опит да видите светулка върху ръба на прожектор.
В космоса коронографите се използват главно за наблюдение на Слънцето с космически кораби като мисията на НАСА-ЕСА за слънчева и хелиосферна обсерватория (SOHO). Космическият телескоп Хъбъл включи коронограф в своята близка инфрачервена камера и многообектен спектрометър (NICMOS). През 2011 г. той беше използван от астрономите, за да направят изображение на четирите екзопланети около звездата HR 8799. Заснемането на повтарящи се изображения на планети позволява да се види тяхното движение около тяхната звезда.
Космическият телескоп Джеймс Уеб на НАСА също ще включва коронограф в близката инфрачервена камера (NIRCam).
