Як супутники на навколоземній орбіті здійснили революцію в астрономії
Космічні телескопи змінили все. До появи астрономи були сліпі до більшої частини Всесвіту.
Спостереження з Землі завжди були стомливим заняттям, обмеженим безліччю перешкод. Атмосфера діє як густий, каламутний фільтр. Вона блокує значні ділянки електромагнітного діапазону. Ми бачимо видиме світло. Ми вловлюємо деякі радіохвилі. Невелика частина інфрачервоного випромінювання проникає крізь неї. Але що щодо іншого? Воно зникає. Поглинається ще до того, як досягне наших лінз.
Розміщення інструментів поза атмосфери вирішило цю проблему. Це відкрило шлюзи. Тепер у розпорядженні вчених доступні всі спектри спектра. Навіть для тих довжин хвиль, що досягають поверхні Землі, космос забезпечує більш чітке зображення. Відсутність атмосферної турбулентності. Відсутність свічення атмосфери. Лише сирі, стабільні дані.
Це не булоаварійним-переходом. Активна робота розпочалася у 1960-х роках. Космічні агенції США та інших країн почали створювати спеціалізовані космічні апарати. Вони працювали як самостійно, так і у співпраці. Мета була проста: дослідити космічні явища в гамма-, рентгенівському, ультрафіолетовому, видимому та інфрачервоному діапазонах.
Ранні результати були приголомшливими.
Перші прориви
Міжнародний ультрафіолетовий дослідницький супутник (IUE) було запущено у 1978 році. Він був орієнтований вивчення слабких об’єктів в ультрафіолетовому спектрі. Потім 1983 року був запущений Інфрачервоний астрономічний супутник (IRAS). Його завданням було картування піднебіння в інфрачервоному діапазоні. Результат? Було відкрито сотні тисяч нових зірок і галактик. Ми упускали більшість теплових сигнатур неба.
До 1990-х років апаратне забезпечення стало досконалішим. В 1990 був виведений на орбіту Космічний телескоп «Хаббл» (HST). Він надав зображення безпрецедентного дозволу у видимому та ультрафіолетовому світлі. Він став громадською особою сучасної астрономії.
Але «Хаббл» не був самотнім. У 1991 році був запущений Гамма-обсерваторія “Комптон” (CGRO). Вона дозволила вченим досліджувати джерела у високоенергетичному гамма-діапазоні. Потім 1999 року прибула Рентгенівська обсерваторія «Чандра». Вона відкрила рентгенівський Всесвіт.
Це були не лише загальні обсерваторії. Деякі з них були вузькоспеціалізованими. Yohkoh (1991) та Hinode (2006) були розроблені спеціально для вивчення Сонця. Вони досліджували його нестабільну поверхню та магнітні поля способами, недоступними наземним інструментам.
За межами низької навколоземної орбіти
Більшість цих обсерваторій залишаються близько до будинку. Вони обертаються довкола Землі. Але дехто вирушив далі. Дехто використовував орбіти навколо самого Сонця.
Розглянемо Сонячну та геліосферну обсерваторію (SOHO). Запущена 1995 року, вона не оберталася навколо Землі. Вона перемістилася на точку гравітаційної рівноваги, звану L1. Це одна з точок системи Лагранжа Сонце-Земля. Вона знаходиться приблизно за 1,5 мільйона кілометрів (0,9 мільйона миль) від Землі у бік Сонця.
Навіщо туди вирушати? Тому що SOHO могла спостерігати за Сонцем безперервно. Вона ніколи не проходила через тінь Землі. Безперервне спостереження означало відсутність прогалин даних. Вона відстежувала сонячні бурі та зміни у геліосфері в реальному часі.
Інші місії навмисно віддалялися. Космічний телескоп «Спітцер» було запущено у 2003 році. То була інфрачервона обсерваторія. Їй треба було бути холодною. Теплове випромінювання Землі заважає інфрачервоним спостереженням. Тому інженери вивели її на сонячну орбіту. Період звернення змушує її віддалятися від Землі зі швидкістю 15 мільйонів кілометрів (10 мільйонів миль) на рік. Вона залишає позаду теплове випромінювання нашої планети. Це зберігає датчики охолодженими.
Ця стратегічна тактика, що дрейфує, окупилася. “Спітцер” картував хмари пилу і бачив крізь космічний пил, який не міг пробити видиме світло.
Еволюція цих платформ демонструє чітку тенденцію. Ми перейшли від блокування довжин хвиль для використання кожної з них. Ми перейшли від низької навколоземної орбіти до точок Лагранжа та глибокого дрейфу у сонячній системі. Інструменти стали більш спеціалізованими. Запитання стали складнішими.
Ми, як і раніше, запускаємо нові обсерваторії. Космічний телескоп Джеймса Вебба – це лише останнє покоління таких інструментів.
