30 глаз для Луны: проект AeSI позволит заглянуть в души далёких звёзд

Команда американских специалистов завершила важный этап работы над амбициозной космической инициативой. Доктор Кеннет Карпентер и его коллеги из Центра космических полетов NASA имени Годдарда девять месяцев исследовали техническую возможность создать на Луне масштабный научный комплекс. Их проект получил название AeSI (Artemis-enabled Stellar Imager) – система из 15-30 телескопов, работающих в оптическом и ультрафиолетовом диапазонах.

Наблюдательные станции расположатся по эллиптической траектории, растянувшейся на целый километр. На каждом компактном луноходе установят телескоп с метровым зеркалом. Такая мобильная конструкция позволит менять взаимное расположение инструментов в зависимости от исследуемого космического объекта. В сердце комплекса разместится центральный узел, который будет собирать сигналы со всех элементов системы для создания единого изображения.

Благодаря разработке астрономы впервые детально рассмотрят внутреннюю жизнь объектов, похожих на наше Солнце. Среди первых целей наблюдения значатся альфа Центавра A, Процион A, Сириус A и эпсилон Эридана. Беспрецедентная разрешающая способность телескопов позволит фиксировать появление темных областей на поверхности светил (подобных солнечным пятнам), формирование ярких факельных полей и движение потоков раскаленного газа в процессе конвекции.

Особый интерес для исследователей представляет механизм работы звездных магнитных полей. Именно эти невидимые силовые линии во многом определяют поведение звезд и их влияние на окружающие планеты. Глубокое понимание магнитных процессов поможет точнее прогнозировать космическую погоду – мощные выбросы энергии и частиц, способные нарушить работу земных спутников и электрических сетей.

Прибор сможет заглянуть в активные центры галактик, где рядом со сверхмассивными черными дырами бурлят потоки раскаленного газа. Наблюдая за скоростью движения материи и ее поглощением черной дырой, астрофизики получат ключ к пониманию природы галактических процессов. Полученные измерения также помогут уточнить один из важнейших космологических параметров – постоянную Хаббла, характеризующую темп расширения Вселенной.

Интерферометр исследует и процесс рождения новых звезд. В начале своего пути каждое юное небесное тело опоясывает гигантский диск из газа и пыли – именно из него впоследствии формируются планеты. До сих пор астрономам не удавалось детально рассмотреть эти области – слишком уж яркий свет, но новые технологии творят чудеса.

Естественный спутник Земли идеально подходит для размещения такого сложного комплекса. На Луне нет атмосферы, поэтому не потребуются специальные устройства для компенсации искажений воздуха. Телескопы смогут работать с более короткими волнами света, чем это возможно на Земле. Правда, инженерам предстоит решить две технические проблемы: защитить оборудование от лунной пыли и колебаний поверхности во время лунотрясений. Но наработки уже есть.

Установить и запустить интерферометр планируют в рамках программы NASA Artemis, цель которой – вернуть человека на Луну. Монтировать научное оборудование будут как астронавты, так и роботы. Оптимальным местом для размещения комплекса считается район южного полюса – там же расположится основная база программы Artemis. Впрочем, рассматриваются и площадки ближе к экватору, откуда можно будет наблюдать большую часть звездного неба.

Концепция лунного интерферометра выросла из более раннего проекта Stellar Imager. Изначально подобную систему телескопов планировали разместить на отдельном спутнике. Но с развитием программы Artemis стало очевидно, что гораздо практичнее установить оборудование на Луне – там его будет проще обслуживать и для работы можно использовать инфраструктуру лунной базы.

Средства на проработку концепции выделило NASA через программу Innovative Advanced Concepts (NIAC), поддерживающую самые смелые космические технологии будущего. Сейчас специалисты продолжают совершенствовать технические решения для интерферометра и ищут новые научные задачи, которые он сможет решить.

Среди таких задач – наблюдение за сверхновыми звездами. Система сможет зафиксировать первые мгновения взрыва умирающего светила и проследить, как разлетается выброшенное вещество. Это поможет астрономам понять эволюцию звезд и механизмы появления в космосе тяжелых химических элементов, из которых потом формируются новые небесные тела.

Параллельно инженеры работают над усовершенствованием оптических систем. В разработке находятся новые покрытия для зеркал с улучшенным отражением ультрафиолетового света и более чувствительные детекторы. Такие технологические улучшения расширят возможности наблюдения далеких объектов, особенно активных ядер галактик, которые сейчас находятся на пределе возможностей современных телескопов.

При самом оптимистичном развитии событий строительство AeSI начнется в конце 2030-х – начале 2040-х годов. Первый пилотируемый полет программы Artemis состоится не раньше весны 2026 года. После этого потребуется несколько лет на создание на Луне всей необходимой инфраструктуры для жизни и работы.