Концепцию создания на Луне обсерватории нового поколения разработали ученые из Астрокосмического центра Физического института им. П.Н.Лебедева РАН. Предполагается, что она сможет наблюдать в частотах от 100 гигагерц и выше сложные органические молекулы, которые многие считают сейчас первоисточниками жизни на Земле. О том, какой будет такая обсерватория, а также о других проектах института мы побеседовали с заместителем руководителя АКЦ ФИАН Алексеем РУДНИЦКИМ.
Телескопы миллиметрового диапазона на Земле.
— Алексей, в ваших планах развитие сразу трех проектов: создание компактной наземной антенной решетки, космического интерферометра, а также лунной обсерватории. Их объединяет миллиметровый диапазон. Расскажите, пожалуйста, чем он интересен и где уже используется?
— Миллиметровый диапазон, в отличие от радиодиапазона, в котором ранее работала наша обсерватория «РадиоАстрон» (срок ее службы истек в 2019 году. — Авт.), позволяет телескопам заглядывать в самые отделенные уголки Вселенной, закрытые от нас облаками пыли и межзвездного газа. В миллиметровом диапазоне пыль и газ становятся прозрачными для наблюдателя. В частности, при помощи миллиметрового телескопа западным ученым удалось несколько лет назад снять черные дыры в галактике М87 и в центре нашей галактики.
— Что за телескоп снял черные дыры?
— Это так называемый телескоп горизонта событий (ТГС) — глобальное объединение всех наземных телескопов миллиметрового диапазона для наблюдения в режиме интерферометра. Интерферометр, если говорить простыми словами, это способ увеличения виртуального зеркала телескопа за счет объединения расстояний от всех участвующих в эксперименте телескопов. То есть воображаемое зеркало ТГС, объединяющего обсерваторию ALMA, IRAM и другие, имеет на сегодняшний день самый большой из возможных для земных обсерваторий диаметр, это диаметр Земли — 12 700 км, притом что большинство антенн не превышают 20 метров.
— То есть миллиметровый диапазон достиг предела на Земле и требуется вывод его в космос?
— Да. Мы очень надеемся, что первой в мире космической обсерваторией миллиметрового диапазона станет наш, российский «Спектр-М» — «Миллиметрон», который планируется запустить к 2032 году. Он позволит повысить угловое разрешение ТГС в 10–100 раз! А максимальный размер его виртуального зеркала составит 1,5 млн км, так как он будет располагаться на орбите в точке Лагранжа, на расстоянии в 1,5 млн км от Земли. Но это в составе наземно-космического интерферометра, который все равно имеет свои ограничения. Известно, что наземные телескопы, которые будут работать в связке с «Миллиметроном», будут подвержены влиянию атмосферы и из-за этого мы не сможем уйти на более высокие частоты, превышающие 230–340 гигагерц в режиме интерферометра. Соответственно, при помощи него нельзя будет разгадать все тайны Вселенной.
Мы разработали проект из четырех орбитальных телескопов, которые позволят нам заглянуть вглубь Вселенной при частоте в 600 гигагерц. Телескопы будут располагаться на высотах 7,5–8 тысяч и 22,5–23 тысяч км. У них будут круговые околоземные орбиты. Благодаря им мы впервые сможем получить не просто высокоточные фото черной дыры, но и видео движения материи в ее окрестностях.
— Чем это видео будет для нас ценно?
— Мы увидим распределение газа, температуры материи, можно будет исследовать, как поляризовано излучение газа, а значит, получить информацию о конфигурации магнитных полей. Она очень интересует сегодня всех астрофизиков в мире, поскольку, в частности, помогла бы понять, существуют ли во Вселенной «кротовые норы», маскирующиеся под обычные черные дыры.
Гипотеза существования «кротовых нор» во Вселенной, предложенная советскими учеными Игорем Новиковым и Яковом Зельдовичем, гласит, что такие норы представляют собой черные дыры, в которых, в отличие от обычных черных дыр, куда безвозвратно падает материя, есть «свет в конце тоннеля». Иными словами, «кротовая нора» — это точка, соединяющая две далекие точки в пространстве и времени. Эти точки могут находиться даже в разных вселенных.
— Перейдем к телескопам на Луне.
— Создание обсерватории на Луне позволит нам получить более стационарную, а значит, более точную, долгоживущую систему, которая при этом сможет наблюдать на частотах 1000 и более гигагерц за счет полного отсутствия на Луне атмосферы. И задачи с ее помощью можно будет решать нетривиальные, связанные с наблюдением биоорганических молекул в межзвездной среде, возможно, давших начало жизни на Земле, «детского возраста» образования нашей Вселенной по снимкам реликтового излучения, области образования звезд и планет.
— Сколько будет на Луне телескопов и где вы предполагаете их установить?
— Мы думаем, что их должно быть 3–4 штуки с диаметром зеркал не более 3–4 метров. Пока ведутся концептуальные исследования, мы решаем: разместить их в кратере, на темной или видимой стороне Луны. Есть еще третий вариант — сделать все три телескопа на подвижной платформе, чтобы они могли менять свою дислокацию.
— Без человека такая обсерватория сможет работать?
— Сможет. Изначально в нашу идею заложена возможность их автономной работы.
— Что еще кроме возраста Вселенной вы теоретически сможете нащупать во Вселенной? Может, разглядите на другом ее конце открывающуюся «дверцу»?
— Мы можем открыть то, что перевернет наше понимание Вселенной, нашего космического дома, например, поймем, как работает гравитация, как ведут себя пространство–время, как рождаются планеты и зарождается жизнь.
Но есть у нас и более близкие планы. В частности, если мы построим в России первую сеть обсерваторий, наблюдающих небо в миллиметровом диапазоне, мы сможем создать широкомасштабную наземную поддержку для группировки перспективных связных спутников. Они будут не хуже, чем у Илона Маска, но при этом их будет гораздо меньше. Для этого достаточно лишь установить несколько групп наземных антенн (по 5–6) на площадках с низкой влажностью, к примеру, в горах Дагестана, в Арктике, в Иркутской области.