«Спектры» Вселенной

В НПО им. С.А. Лавочкина завершается подготовка и испытания астрофизической обсерватории "Спектр-РГ". Аппарат будет исследовать Вселенную в гамма- и рентгеновском жестком диапазоне энергий. "Спектр-РГ" – это продолжение проекта астрофизических обсерваторий. Первую, "Спектр-Р", с телескопом-интерферометром "РадиоАстрон" вывели на орбиту пять лет назад. Следом за "Спектром-РГ" планируется вывод в космос третьего и четвертого аппаратов серии — "Спектр-УФ" и "Спектр-М". С их помощью ученые хотят получить новую информацию о далеких галактиках в миллионах световых лет от нас.

В веществе, которое окружает черные дыры, "РадиоАстрон" обнаружил воду, а точнее облака водяного пара. Как они там образовались, еще предстоит ученым объяснить.

"РадиоАстрон" — первая астрофизическая обсерватория большого международного проекта по изучению Вселенной в разных диапазонах волн, в котором наши ученые и инженеры — главные разработчики. "Внутри этого корпуса размещается приборная рама, — показывает главный конструктор обсерватории "Спектр-РГ" ФГУП "НПО им. С.А.Лавочкина" Владимир Бабышкин. — На этой приборной раме размещаются служебные системы. Это летное исполнение этой фермы".

Сегодня в Научно-производственном объединении имени Лавочкина проходят электрические испытания еще одной астрофизической обсерватории "Спектр-РГ". В подготовке аппарата это, пожалуй, один из самый важных этапов. Приборы и платформа находятся в специальной комнате, где высокая степень чистоты для максимальной защиты оптики телескопа от пылевых частиц. Впереди аппарат ждет полная сборка, комплексные испытания и отправка на Байконур.

"Мы должны получить штатный образец радиокомплекса, заменить технологический образец на штатный. Также мы планируем получить штатные образцы двух телескопов и уже в такой конфигурации провести отработку. После этого космический аппарат будет полностью собран и выйдет на финальные испытания", — говорит Владимир Бабышкин.

Аппарат "Спектр-РГ" — проект международный. В нем два главных телескопа — российский ART-XC и немецкий eROSITA, предназначенный для исследования Вселенной в рентгеновском излучении. Телескопы буквально просканируют весь небосвод, посчитают галактики и даже заглянут в прошлое.

"В ядрах активных галактик находятся сверхмассивные черные дыры, которые аккрецируют вещество. В результате они являются источниками рентгеновского излучения. Для нас это важно, потому что мы сможем посмотреть назад и понять, как формировались сверхмассивные черные дыры", — поясняет заместитель директора Института космических исследований РАН Михаил Павлинский.

"Спектр-РГ" будет работать на удаленности в полтора миллиона километров от Земли, в точке Лагранжа — между Землей и Солнцем. Там наблюдениям не мешает атмосфера и так называемые радиационные пояса Земли. Все это позволит аппарату работать непрерывно семь лет. Всего должно быть четыре орбитальных обсерватории.

Первый "РадиоАстрон" (или "Спектр-Р") для изучения космоса в радиоволнах запустили пять лет назад. Вот так увидел "РадиоАстрон" черную дыру, а точнее – ее вещество. "Это далекая галактика, которая находится от нас на расстоянии сотни миллионов световых лет. Мы считаем, что сверхмассивная черная дыра находится примерно здесь, вокруг нее диск, который подпитывает ее веществом. Часть вещества поглощается черной дырой, а часть выбрасывается в двух направлениях", — говорит руководитель научной программы проекта "РадиоАстрон" Астрокосмического центра ФИАН Юрий Ковалев.

Ученые признаются, что данные, полученные с "РадиоАстрона", только дополнили копилку вопросов. Одно из открытий: в дисках вещества, которое окружает черные дыры, "РадиоАстрон" обнаружил воду. Может, как раз там и зародилась жизнь?

"Это водяной пар, который находится в космосе. Благодаря изучению воды в дисках далеких галактик мы можем оценить массу сверхмассивных черных дыр. Кроме того, мы можем оценить расстояние до этих объектов. А отсюда всего один шаг для исследования такой загадочной субстанции как темная энергия", — считает Юрий Ковалев.

Вслед за "Спектром-РГ" на орбиту отправится третий аппарат серии – "Спектр-УФ". Его задача – исследование дальнего космоса в ультрафиолетовом диапазоне. "Мы говорим о диапазоне, который вообще не наблюдаем с Земли, — подчеркивает директор Института астрономии РАН Борис Шустов. — Это от 300-320 нанометров и до 91 нанометра".

Аппарат выведут на орбиту через пять лет. Платформа для научной аппаратуры у "Спектра-УФ" будет такой же, как и у "Спектра-РГ". Но внешне обсерватории разные, облик создают научные приборы. "Мы имеем возможность наблюдать атмосферы экзопланет, атмосферы горячих звезд, исследовать их эволюцию, исследовать физико-химические процессы, которые происходят в недрах этих светил", — объясняет главный конструктор обсерватории "Спектр-УФ", ФГУП "НПО им.С.А. Лавочкина" Александр Моишеев.

Каждый телескоп уникален. Это инженерные воплощения смелых идей астрофизиков. Приборы для "Спектра-УФ" проходят последние доработки, впереди — изготовление летных образцов. "Это 3D-модель детектора, который в дальнейшем будет установлен на "Спектре-УФ" в блоке камер поля. Он состоит из нержавеющего корпуса и стекла, а внутри стоит чип, который будет принимать световые сигналы", — показывает инженер-исследователь Института астрономии РАН Мария Зверева.

Раскрыть загадку черной энергии и темной материи — стремление многих астрофизиков мира. Однако с обычным веществом, так называемым барионным, из которого состоят планеты, да и люди, тоже еще много загадочного. По оценкам теоретиков, этого вещества должно быть во Вселенной четыре процента, на практике – всего два. "Спектр-УФ" должен найти недостающее. "Есть теория, что большая часть барионов находится в форме нагретого газа между галактиками, — рассказывает Борис Шустов. – С обычной точки, этот газ горячий, его температура выше 100 тысяч градусов. Но с точки зрения астрофизиков, занимающихся высокой энергией, он слишком холодный, чтобы излучать или поглощать в рентгене, а в ультрафиолетовом диапазоне – как раз".

Завершающей миссией проекта станет изучение миллиметровых и субмиллиметровых волн Вселенной. Обсерватория "Спектр-М" (или "Миллиметрон") будет наблюдать за чрезвычайно холодными космическими объектами, которые находятся от нас на огромных расстояниях, в миллиардах световых лет. Чтобы работать в космосе с таким излучением, используются новейшие технологии.

"Миллиметрон" — криогенный телескоп. Для работы ему необходимы самые низкие температуры, а поверхность лепестков, из которых будет состоять главное зеркало для приема излучения, должна быть идеально ровная. "Это — часть главного зеркала. Покрытие состоит из трех слоев металла", — демонстрирует старший научный сотрудник отдела космических конструкций Астрокосмического центра ФИАН Виктор Пышнов.

Задача "Миллиметрона" сейчас звучит фантастично: подтвердить или опровергнуть гипотезу Мультивселенной. Теоретически такое возможно, а вот на практике? Для этого необходимо найти специальный объект — кротовую нору или туннель между мирами.

Есть предположение, что кротовые норы находятся внутри черных дыр. "Для того, чтобы сказать, что это действительно черная дыра, нужно изучить окрестности того объекта, который находится в середине и который пока не удается наблюдать даже с "РадиоАстроном", — поясняет директор Астрокосмического центра ФИАН, академик РАН Николай Кардашев. — Не хватает чувствительности и не тот диапазон. Вокруг имеется непрозрачная оболочка, которая не пропускает радиоволны. А вот на более коротких волнах, субмиллиметровых, вероятно, удастся это найти".

У астрофизиков сегодня все больше возможностей для изучения мироздания. Они все ближе к разгадке непонятного и неизвестного. Следующий дерзкий план — создание приборов, которые бы позволили заглянуть еще дальше — за границы Вселенной, до момента Большого взрыва.