Почти каждый человек хотя бы раз в своей жизни выдел такой сон: как будто перед ним открывается люк, и он спускается по лестнице диковинной конструкции навстречу странным медузообразным существам, которые парят в воздухе, приветственно пощёлкивая огромными клювами. Здесь странное небо сиреневого цвета. И странное красное Солнце. Но вдруг становится темно. Потому что свет заслонило колоссальных размеров существо, очень похожее на земную бабочку, но с размахом крыльев не менее 100 метров. В лапах «бабочки» находится что-то типа троса, на конце которого подвешен какой-то предмет. Этот предмет оказывается чем-то вроде кабины, в которой открывается дверь.
Вы заходите внутрь и видите свою комнату. Такой, какой она была в далёком детстве. Лет 30 тому назад. В этой комнате есть окно. И за этим окном Вы наблюдаете родной Челябинск. А на диване рядом с окном – своего кота Маську, который мирно спит, свернувшись клубочком. Становится как-то тревожно на душе, потому что выход из комнаты почему-то куда-то исчез. И еще становится обидно. Неужели я зря пролетел все эти 170 световых лет? Зачем? Чтобы вернуться в Челябинск 1980 года? Кот Маська вдруг поворачивает к Вам голову и голосом Вашей жены Насти говорит следующие слова: «Хватит храпеть уже, спать невозможно». И начинает трясти Вас за плечо. Сон прерывается. Вы идёте на кухню, открываете холодильник, вскрываете пакет с молоком и долго думаете…
Долго лететь
170 световых лет. Да даже если лететь со скоростью света, то ни один человек не сможет достичь такой далёкой звезды. Но что же тогда делать? Так может быть просто изучать далёкие планеты возле других звёзд с помощью мощных телескопов? Но какие же габариты должны иметь эти телескопы, чтобы разглядывать с их помощью экзопланеты размером, например, с Землю? То есть иметь возможность видеть её поверхность, включая океаны и континенты?
Вы включаете телевизор, садитесь в кресло и с изумлением видите на экране, что темой сегодняшней передачи программы «Очевидное – невероятное» является анализ возможности использования нашего Солнца в качестве гигантской линзы невероятного телескопа. Звук погромче. Ведущий начинает свой рассказ тихим монотонным голосом. (И как-то подозрительно похож этот человек на Рональда Рейгана. И даже акцент какой-то есть)…
Дорогая передача
Слушаем.
«Здравствуйте, дорогие жители Челябинска. Сегодня, по многочисленным просьбам домохозяек и владельцев сосисочных, мы поговорим о том, что сегодня расценивается всего лишь как научная фантастика. Но в будущем вполне может стать реальностью. Нет, это не построение коммунизма в отдельно взятом городе. И не отмена коммунальных платежей всем и навсегда. К сожалению, это не так. Сегодня мы поговорим о том, каким образом можно получить изображения далёких планет с хорошим разрешением и качеством.
На первый взгляд кажется, что для этого нужно использовать огромное количество космических телескопов, работающих совместно с использованием технологии оптической интерферометрии. И это логично. Но есть и другой, более простой вариант! Он позволил бы добиться таких же впечатляющих результатов с помощью всего одного космического телескопа с главным зеркалом всего один метр в диаметре! Это магия? Какой-то трюк? Да нет же. Всё вполне научно. Нужно просто отправить этот телескоп в «фокус» Солнца! Это такая область пространства в Солнечной системе, где масса нашей звезды как бы «концентрирует» свет, приходящий от далёких звёзд. То есть действует как линза. В строгом соответствии с ОТО Эйнштейна.
Да, дорогие товарищи, эта идея не нова. Ещё в 1979 году исследователь Рассел Эшлеман опубликовал свою работу, подробно описывающую возможную миссию к фокальной точке Солнца. Впоследствии американец Джеффри Лэндис и итальянец Клаудио Макконе проводили различные исследования, связанные с этой идеей. Впоследствии Макконе в течение нескольких десятилетий предлагал организовать миссию под названием FOCAL (Fast Outgoing Cyclopean Astronomical Lens), чтобы попробовать использовать Солнце как гигантскую линзу. Последний проект такого типа называется «Solar Gravitational Lens Mission» или «SGL Mission». Он является предложением группы исследователей под руководством работающего в США выпускника МГУ российского физика Вячеслава Турышева.
Проект SGL был выбран Институтом перспективных исследований НАСА (NIAC) как концепция, достойная субсидирования. Но пока лишь для изучения её осуществимости. Само по себе это мало о чём говорит, потому что NIAC известен тем, что поддерживает очень рискованные идеи и концепции на их ранних стадиях. Некоторые из этих идей почти явно являются авантюрами. И это многое говорит, на самом деле, уважаемые зрители, об истинном отношении функционеров НАСА к выделяемым организации финансовым средствам. Которые являются деньгами простых американцев.
В этом отношении мы должны гордиться отечественной космической отраслью. Ведь она практически не работает, и не тратит попусту наши с вами налоги. Только задумайтесь – сколько новых школ, больниц и детских садов было построено в нашей стране вместо всех этих мерзких космических ракет и никому не нужных марсоходов.
Но вернёмся к миссии SGL. Что же такое придумали российский физик и его команда? Ведь очевидно, что истинная цель Турышева заключается в разработке максимально ресурсоёмких маргинальных концепций с целью финансового обескровливания НАСА. И, соответственно, федерального бюджета США.
Итак, концепция миссии такова: она должна включать нескольких зондов, оснащённых оптическим телескопом с линзой диаметром один метр. Телескоп должен быть оборудован так называемым «коронографом», который позволит скрыть солнечный диск, когда прибор окажется в нужной точке.
Находясь в фокусе Солнца, каждый такой телескоп сможет нанести на карту поверхность похожей на Землю планеты, расположенной на расстоянии 98 световых лет с разрешением 25 километров на пиксель. И этого более чем достаточно, чтобы увидеть облака, континенты или океаны. И, конечно же, достаточно для проведения спектроскопических анализов, раскрывающих состав атмосферы планеты. Обычный телескоп (то есть с одним зеркалом) с таким разрешением в видимом диапазоне должен был бы иметь главное зеркало диаметром 90 километров!
Однако не нужно думать, что достаточно «всего лишь» послать зонд на огромное расстояние от Солнца и вуаля! У нас есть изображение экзопланеты!
Все немного сложнее, дорогие товарищи.
Прежде всего следует уточнить, что, хотя это и может показаться несколько странным, «фокус» Солнца не является точкой. Точно так же, как существует фокальная плоскость, в которой формируется изображение линзы или зеркала, изображение, создаваемое Солнцем, формируется в сфере вокруг него. И это сфера находится на расстоянии 547,8 астрономических единиц от Солнца. Это около 82 миллиардов километров. Чтобы дать вам, уважаемые друзья, представление об этом расстоянии, напомню – Нептун находится примерно в 30 астрономических единицах от Солнца (4,5 миллиарда км).
И на самом деле, 547,8 а.е. — это минимальное расстояние. Ведь Солнце продолжает действовать как линза, концентрируя световые лучи, проходящие и на большем расстоянии от его поверхности. Поэтому все точки, находящиеся за пределами условной сферы вокруг Солнца, часто называют «фокальной линией».
Всё это означает, что для того, чтобы выполнить подобную миссию, нужно преодолеть почти 550 а.е. Только в этом случае задумка сможет быть реализована. А это очень непростая задача. К тому же очевидно, что экзопланету для изучения нужно сначала очень тщательно выбрать. А если стоит задача наблюдать несколько целей, они должны иметь близкие положения на небесном своде.
К тому же очевидно, что получить чёткое изображение таким методом будет весьма непросто. В идеальных условиях, если бы мы находились где-то на фокальной линии, мы бы увидели кольцо Эйнштейна. Изображение экзопланеты будет распределено по этому кольцу, поэтому его необходимо будет обрабатывать. Кроме того, зонд должен будет пройти несколько тысяч километров вдоль фокальной сферы, чтобы зафиксировать различные пиксели на поверхности планеты. И, конечно же, будет много шума в виде света, исходящего от звезды экзопланеты. И еще будет много шума от солнечной короны.
Но это всё полбеды. Потому что для начала нужно решить основную задачу: добраться до фокуса Солнца.
Команда Турышева предлагает использовать для этого солнечные паруса. Они помогут зонду разогнаться до скорости порядка 150 километров в секунду (для сравнения: «Вояджер-1» движется со скоростью 17 км/с). Это позволит достичь фокуса менее чем за 25 лет.
В настоящее время разработка подобных зондов всё еще не началась. Поскольку технические проблемы, которые нужно решить, очень серьёзны. Как и стоимость проекта. Предстоит еще много работы, чтобы доказать его жизнеспособность.
Но если астрономы когда-нибудь обнаружат экзопланету с биомаркерами в атмосфере, подобная миссия даст им возможность получить ответ на очень важный вопрос современности – действительно ли они нашли обитаемый мир?
Давайте же пожелаем удачи неутомимым исследователям!
На этом наша передача закончена. Всем спасибо за просмотр. До свидания, наши дорогие зрители!».
Полетели на Марс?
В дверь постучали. Вы встаёте, и бормоча что-то себе под нос, открываете дверь. На пороге стоит белобрысый мальчуган с телеграммой в руке. «Вам послание!» – бодро докладывает он. И быстро уходит. Что же там, в этой телеграмме?
«Инженер М. С. Лось приглашает желающих лететь с ним 18 августа на планету Марс явиться для личных переговоров от 6 до 8 вечера. Ждановская набережная, дом 11, во дворе».
И тут Вы просыпаетесь окончательно.