Чтобы увидеть Землю 2.0 — надо поменять форму телескопа: удивительная идея — но она работает

С тех пор как Галилей впервые направил усовершенствованный телескоп к небу, принципы оптической астрономии оставались почти неизменными. Круглые линзы и зеркала собирали свет, усиливали его и направляли на детекторы. Однако новое исследование, опубликованное в журнале Frontiers in Astronomy and Space Sciences, утверждает: круглая форма может быть не лучшим решением для поиска обитаемых экзопланет.

Ограничения современных телескопов

Сегодняшние обсерватории — настоящие инженерные чудеса. "Хаббл", телескоп Джеймса Уэбба (JWST), Очень Большой Телескоп (VLT) и обсерватория Веры Рубин — все они продвинули человечество в познании космоса. Но каждый из них сталкивается с физическими и технологическими ограничениями.

JWST, к примеру, наблюдает во встроенной области инфракрасного спектра, где вода наиболее заметна при длине волны около 10 микрон. Это позволяет искать признаки океанов и атмосферы. Но для того чтобы различить планету земного типа на расстоянии 30 световых лет, телескопу понадобилось бы зеркало диаметром 20 метров. Для сравнения: диаметр JWST составляет 6,5 метра, и его развёртывание было сложной многоступенчатой операцией. Увеличение размера в несколько раз пока что нереализуемо.

Проблема блокировки звёздного света

Главная трудность при поиске экзопланет — разница в яркости между звездой и её планетами. В видимом диапазоне Солнце ярче Земли примерно в 10 миллиардов раз. Чтобы различить слабый свет планеты, необходимо почти идеально заблокировать свет звезды. Простая маска на линзе не решает проблему: блики будут прорываться.

Один из перспективных методов — использование затенителя. Так, миссия Proba-3 отрабатывает синхронный полёт двух аппаратов: один играет роль телескопа, другой — "лунного диска", создающего искусственное затмение. Но для реального поиска экзопланет расстояние между ними должно измеряться десятками тысяч метров.

Прямоугольный телескоп: смелая альтернатива

Команда под руководством профессора Хайди Ньюберг из Политехнического института Ренсселера предложила радикально новый дизайн — прямоугольное зеркало 1x20 метров. Такая форма даёт сразу несколько преимуществ:

• собираемая площадь света сопоставима с огромными круглыми зеркалами;
• общая поверхность меньше, чем у JWST, что упрощает производство и запуск;
• конструкция потенциально позволяет создавать более дешёвые и лёгкие телескопы.

Исследователи подсчитали: подобный инструмент сможет делать снимки 27 планет земного размера, находящихся в пределах 30 световых лет от нас.

Вызовы и перспективы

Разумеется, идея пока существует только на уровне теоретического проекта. Необходимо решить вопросы развёртывания такой конструкции в космосе, защиты от деформаций и обеспечения точного наведения. Но учёные уверены: если человечество хочет найти "Землю 2.0", нужно отходить от традиционных форм и искать новые архитектуры телескопов.