Новый космический телескоп «Джеймс Уэбб» приблизит открытие инопланетной жизни
Он стоил как три годовых бюджета «Роскосмоса»
Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (работающий как в инфракрасном, так и в оптическом диапазоне) 25 декабря был успешно выведен на околоземную орбиту ракетой-носителем Arianе 5, стартовавшей с космодрома Куру во Французской Гвиане. Аппарат разрабатывался с 1996 г. и планировался к запуску еще в 2010 г. Предполагаемый срок работы «Джеймса Уэбба» – от пяти до 10 лет.
Аппарат, обладающий огромным даже по меркам земных телескопов зеркалом диаметром 6,5 м (для сравнения: самый большой советский телескоп БТА, бывший самым большим в мире до 1993 г., имеет диаметр зеркала 6 м), сейчас направляется в точку Лагранжа L2. Это на расстоянии 1,5 млн км за орбитой Земли в системе Солнце – Земля, где космический аппарат способен долгое время сохранять относительную неподвижность относительно двух этих массивных тел. На свою рабочую орбиту телескоп прибудет через шесть месяцев. Точка Лагранжа L2 считается оптимальным местом для размещения космических телескопов, так как им необходима минимальная коррекция положения. Ранее там находились аппараты ЕКА «Планк» и «Гершель». В этой же точке работает российско-германский рентгеновский телескоп «Спектр-РГ», запущенный в 2019 г.
«Джеймс Уэбб» работает преимущественно в инфракрасном спектре и имеет в нем гораздо более широкий диапазон, чем «Хаббл». Таким образом, у ученых всего мира появляются аппараты для каждого диапазона инфракрасного излучения, своеобразная «лестница», которая дополняет возможности каждого аппарата, и венчает ее гигантская Атакамская большая решетка миллиметрового диапазона (Atacama Large Millimeter Array, или ALMA, Чили), работающая в субмиллиметровом и миллиметровом диапазоне (от 30 до 200 мкм), объяснил «Ведомостям» научный руководитель Института астрономии РАН Борис Шустов.
Среди задач телескопа «Джеймс Уэбб» – поиск экзопланет (планет в других звездных системах), где теоретически возможно возникновение жизни, а также поиск спутников таких планет. Наблюдение таких объектов и получение данных об их химическом составе возможно только разложением спектра. Второй задачей является, по словам Шустова, модное в современной астрофизике направление – изучение протопланетных дисков звездных систем, из которых, вероятно, происходит формирование планет и которые могут пролить свет на образование и формирование Солнечной системы.
Телескоп будет искать старейшие объекты во Вселенной – свет первых звезд и галактик, образовавшихся после Большого взрыва (от 400 000 до 400 млн лет после него). Шустов отмечает, что, согласно разрабатываемой сейчас теории, первые объекты образовались из вещества, где не было элементов тяжелее водорода и гелия. Это, считают астрофизики, были огромные (десятки тысяч масс Солнца), нестабильные и короткоживущие (всего сотни тысяч лет) объекты, которые не сохранились до нашего времени – они быстро взрывались в виде мощнейших сверхновых. Эти взрывы, происходившие в диапазонах высоких энергий (ультрафиолета и рентгена), находились очень далеко и излучение в итоге перешло в инфракрасный спектр, на котором и специализируется «Джеймс Уэбб», отмечает Шустов. Если он уловит эти вспышки, то, таким образом, докажет или уточнит гипотезу о составе и жизненном цикле первых звезд Вселенной, пояснил ученый.
Наконец, аппарат займется исследованием «водных миров» Солнечной системы: спутника Юпитера – Европы и спутника Сатурна – Энцелада, под ледяной поверхностью которых предположительно находится водный океан, условно пригодный для жизни. Шустов пояснил, что «Джеймс Уэбб» будет наблюдать так называемые биосигнатуры – следы молекул метана, метанола и этана, являющихся сопутствующим признаком вероятной биологической жизни в гейзерах и трещинах поверхности обоих спутников, которые выбрасывают жидкость из подповерхностного океана в открытый космос. Шустов пояснил, что подобная органика идентифицируется в линиях, лежащих именно в инфракрасном диапазоне.
Стоимость проекта стремится к $10 млрд с учетом стоимости выведения на орбиту и страховки. Большая часть затрат при изготовлении аппарата, в ходе которого ученым и инженерам пришлось преодолеть большое количество технических сложностей, пришлась на NASA ($8,8 млрд). Вклад Европейского космического агентства (ЕКА) – около $850 млн, а Канадского (CSA) – $165 млн. Соответственно, США получают 80% времени работы телескопа, ЕКА – 15%, CSA – 5%. Всего в проекте участвовало 17 стран. Для сравнения: открытая часть бюджета «Роскосмоса» на 2021 г. составляет менее $3,5 млрд.
Шустов пояснил, что рост стоимости подобных аппаратов в процессе достройки и доводки – общемировая практика, учитывая сложность техники. Изначально «Джеймс Уэбб» оценивался примерно в $3 млрд, однако теперь стал дороже более чем в 3 раза и сравнился по стоимости при переводе на современный курс с «Хабблом». Однако в современную оценку стоимости «Хаббла» заложен неоднократный ремонт аппарата с выходами астронавтов в открытый космос в рамках программы «Спейс шаттл», что дало возможность так долго поддерживать его работу. У «Джеймса Уэбба» подобной возможности ремонта не будет: люди еще никогда не удалялись на подобное расстояние от Земли. В то же время 5–10 лет – это хороший срок для выполнения возложенных на аппарат задач, считает Шустов.