SuperBIT: недорогой телескоп

SuperBIT: недорогой телескоп для соперника Хаббла, который несет воздушный шар размером с футбольный стадион

Университеты Дарема, Торонто и Принстона объединились с НАСА и Канадским космическим агентством для создания астрономического телескопа нового типа. SuperBIT летает над 99.5% атмосферы Земли на гелиевом шаре размером с футбольный стадион. Телескоп дебютирует в апреле следующего года, и после его развертывания он должен получить изображения с высоким разрешением, сопоставимые с изображениями космического телескопа Хаббл. Мохамед Шаабан, аспирант Университета Торонто, расскажет о SuperBIT завтра (среда, 21 июля 2021 г.) на онлайн-конференции РАН по национальной астрономии (NAM 2021).

Свет из далекой галактики может путешествовать миллиарды лет, чтобы достичь наших телескопов. За последнюю долю секунды свет должен пройти через вращающуюся турбулентную атмосферу Земли. Наш взгляд на Вселенную становится нечетким. Наземные обсерватории строятся на больших высотах, чтобы преодолеть некоторые из этих проблем, но до сих пор только размещение телескопа в космосе позволяло избежать влияния атмосферы.

Телескоп сверхдавления с воздушным шаром (или SuperBIT) имеет зеркало диаметром 0.5 метра и переносится на высоту 40 км с помощью гелиевого шара объемом 532,000 XNUMX кубических метров, размером с футбольный стадион.

Последние приготовления SuperBIT к запуску со стратосферной аэростатной базы Тимминс, Канада, в сентябре 2019 года. Фото: Стивен Бентон, Принстонский университет

Его последний испытательный полет в 2019 году продемонстрировал исключительную стабильность наведения с отклонением менее одной тридцать шеститысячной градуса в течение более часа. Это должно позволить телескопу получать столь же четкие изображения, как у космического телескопа Хаббла.

Никто не делал этого раньше не только потому, что это чрезвычайно сложно, но и потому, что воздушные шары могут оставаться в воздухе всего несколько ночей: слишком мало для амбициозного эксперимента. Однако недавно НАСА разработало воздушные шары «сверхдавления», способные удерживать гелий в течение нескольких месяцев. SuperBIT планируется запустить на следующем воздушном шаре большой продолжительности из Ванаки, Новая Зеландия, в апреле. Переносимый сезонно стабильными ветрами, он несколько раз облетит Землю - снимая небо всю ночь, а затем используя солнечные батареи для подзарядки своих батарей в течение дня.

При бюджете на строительство и эксплуатацию первого телескопа в 5 миллионов долларов США (3.62 миллиона фунтов стерлингов) SuperBIT стоил почти в 1000 раз меньше, чем аналогичный спутник. Мало того, что воздушные шары дешевле ракетного топлива, но и возможность возвращать полезную нагрузку на Землю и перезапускать это означает, что их конструкция была изменена и улучшена в течение нескольких испытательных полетов. Спутники должны работать впервые, поэтому обычно имеют (феноменально дорогое) избыточность и технологию десятилетней давности, которая должна была быть пригодна для использования в космосе в предыдущей миссии. Современные цифровые камеры совершенствуются с каждым годом, поэтому команда разработчиков купила передовую камеру для последнего испытательного полета SuperBIT за несколько недель до запуска. Этот космический телескоп будет по-прежнему модернизироваться или иметь новые инструменты в каждом будущем полете.

Воздушный шар SuperBIT в полете над исследовательским центром НАСА в Колумбии, штат Техас, июнь 2016 г. Фото: Ричард Мэсси / Даремский университет

В более долгосрочной перспективе космический телескоп Хаббл больше не будет ремонтироваться, если он неизбежно выйдет из строя. В течение 20 лет после этого миссии ESA / NASA будут позволять получать изображения только в инфракрасном диапазоне длин волн (например, космический телескоп Джеймса Уэбба, который будет запущен этой осенью) или в одном оптическом диапазоне (например, обсерватория Евклида, запуск которой состоится в следующем году).

К тому времени SuperBIT станет единственным в мире объектом, способным проводить многоцветные оптические и ультрафиолетовые наблюдения с высоким разрешением. У команды уже есть финансирование для разработки модернизации телескопа SuperBIT с апертурой 0.5 метра до 1.5 метра (максимальная грузоподъемность шара - телескоп с зеркалом около 2 метров в поперечнике). Десятикратное увеличение светосилы в сочетании с широкоугольным объективом и большим количеством мегапикселей сделает этот более крупный инструмент даже лучше, чем Хаббл. Низкая стоимость позволяет даже иметь парк космических телескопов, предлагающих время для астрономов всего мира.

«Новая технология воздушных шаров делает посещение космоса дешевым, простым и экологически чистым», - сказал Шаабан. «SuperBIT можно постоянно реконфигурировать и модернизировать, но его первая миссия будет наблюдать за крупнейшими ускорителями частиц во Вселенной: столкновениями между скоплениями галактик».

Научная цель полета 2022 года - измерить свойства частиц темной материи. Хотя темная материя невидима, астрономы составляют карту того, как она изгибает лучи света, - метод, известный как гравитационное линзирование. SuperBIT проверит, замедляется ли темная материя во время столкновений. Никакие коллайдеры частиц на Земле не могут ускорять темную материю, но это ключевая особенность, предсказываемая теориями, которые могут объяснить недавние наблюдения мюонов странного поведения.

«Пещерные люди могут разбивать камни вместе, чтобы увидеть, из чего они сделаны», - добавил профессор Ричард Мэсси из Даремского университета. «SuperBIT ищет хруст темной материи. Это тот же эксперимент, вам просто понадобится космический телескоп, чтобы увидеть его ».

Встреча: Национальное астрономическое собрание Королевского астрономического общества