ИНФРАКРАСНЫЙ
ПОЛЕВОЙ СПРАВОЧНИК ПО ТЕЛЕСКОПУ «СПИТЦЕР»
Десять глав о последней из «Больших обсерваторий» NASA: инфракрасном телескопе, охлаждённом до нескольких градусов выше абсолютного нуля и выведенном на орбиту, медленно уходящую от Земли, чтобы избежать её тепла, — и который после того, как закончился хладагент, тихо переизобрёл себя и проработал ещё одиннадцать лет, достаточно, чтобы помочь подтвердить семь планет у другой звезды. Пролистайте вниз, чтобы начать.
НАЧАТЬ — ГЛАВА 01 →Холодное, пыльное и очень далёкое
Инфракрасный свет проходит сквозь пылевые облака, задерживающие видимый свет, поэтому «Спитцер» мог заглянуть внутрь «яслей», где рождаются звёзды и планеты. Он также видит объекты, слишком холодные, чтобы светиться в видимом диапазоне, — коричневые карлики, планеты, пылевые диски из обломков — и свет древнейших галактик, растянутый в инфракрасную область расширением Вселенной.[1]
Загвоздка: всё тёплое светится в инфракрасном, включая сам телескоп. Прибор комнатной температуры, пытающийся увидеть слабое космическое тепло, — это как фотографировать свечу внутри печи.
Назван в честь человека, впервые предложившего телескопы в космосе
«Спитцер» стартовал на ракете Delta II 25 августа 2003 года, став четвёртым и последним участником программы «Больших обсерваторий» NASA.[1] Он назван в честь Лаймана Спитцера, астрофизика, предложившего орбитальные обсерватории в 1946 году и десятилетиями продвигавшего то, что стало космическим телескопом «Хаббл».
Следуя за Землёй вокруг Солнца, отставая понемногу каждый год
Вместо того чтобы обращаться вокруг Земли, «Спитцер» был выведен на собственную орбиту вокруг Солнца, следуя чуть позади планеты и уходя примерно на 0,1 астрономической единицы в год.[2] Вдали от отражённого тепла и тёплого свечения Земли телескоп мог остывать в основном сам, экономя драгоценный хладагент.
Плата за этот приём проявлялась медленно: с годами «Спитцер» отстал от Земли настолько, что наводить антенну на дом и передавать данные становилось всё труднее.
Небольшое зеркало, три прибора и бак жидкого гелия
Зеркало «Спитцера» всего 85 см в поперечнике — скромное, потому что в инфракрасном диапазоне небольшое холодное зеркало лучше большого тёплого. Почти вся хитрость аппарата — в том, чтобы удерживать его холодным. Выберите компонент.
Сверхтекучий гелий и конструкция, опиравшаяся на пустое пространство
«Спитцер» нёс около 360 литров жидкого гелия, поддерживаемого в сверхтекучем состоянии вблизи 1,4 кельвина, чтобы поглощать любой след тепла, доходящий до приборов.[2] Орбита, следующая за Землёй, и обращённый к Солнцу экран выполняли такую часть охлаждения пассивно, что гелия хватило гораздо дольше, чем рисковали обещать проектировщики, — почти на шесть лет вместо гарантированных двух с половиной.
«Тёплый» означало 28 градусов выше абсолютного нуля
Гелий выкипел 15 мая 2009 года. Телескоп нагрелся примерно до 28 К — по-прежнему лютый холод, но слишком тепло для длинноволновых приборов. Однако два самых коротковолновых канала камеры IRAC продолжали работать безупречно.[1] NASA начало «тёплую миссию „Спитцера“», которая длилась ещё десятилетие и дала одни из самых цитируемых результатов обсерватории.
«Тёплый» телескоп смотрел на один красный карлик 500 часов подряд
«Спитцер» уже вошёл в историю в 2005 году, участвуя в первом обнаружении света от планеты у другой звезды. Его знаковый результат по экзопланетам пришёл в 2017 году: непрерывное 500-часовое наблюдение тусклой звезды TRAPPIST-1, подтвердившее семь планет примерно земного размера и точно определившее их орбиты, несколько из них — в диапазоне, где могла бы существовать жидкая вода.[3]
Тот же прибор, что взвешивает холодную пыль, находит её повсюду
В 2009 году «Спитцер» открыл огромное слабое кольцо холодной пыли вокруг Сатурна — намного больше всех ярких колец вместе взятых, невидимое нигде, кроме дальнего инфракрасного диапазона.[1] На другом конце шкалы расстояний «Спитцер» вместе с «Хабблом» обследовал глубокие поля, улавливая инфракрасное свечение галактик, какими они были в первый миллиард лет после Большого взрыва.
Выключен ещё работающим, потому что наводиться на дом стало слишком трудно
К 2020 году «Спитцер» отстал от Земли настолько, что передача данных требовала разворота аппарата в положение, при котором перегревалась его электроника, а солнечные панели отворачивались от Солнца. 30 января 2020 года, спустя более шестнадцати лет — при основной миссии в два с половиной года — NASA перевело его в постоянный безопасный режим.[1] Он по-прежнему летит вокруг Солнца, молча, медленно обгоняя Землю по кругу.
Звено в цепочке всё более холодных глаз
Инфракрасная астрономия из космоса — это эстафета: каждая миссия ограничена тем, насколько холодной она может оставаться и как долго. «Спитцер» пробежал средний этап и передал самые глубокие инфракрасные вопросы куда более крупному преемнику.
Источники, на которые ссылается этот справочник
Номера в квадратных скобках в тексте выше соответствуют источникам ниже.