Инфракрасные лучи: Страница 2

Оглавление статей
Инфракрасные лучи
Страница 2

Страница 2 из 2

 

 

18 ноября 1989 г. на солнечно-синхронную орбиту высотой 900 км и с наклонением 99° вышел исследовательский зонд космического фона СОВЕ (COsmic Background Explorer, известный также как Explorer 66), проработавший до 1993 г. Он был оснащен тремя основными исследовательскими приборами: дифференциальным микроволновым радиометром (DMR — Differential Microwave Radiometer); спектрофотометром далекой инфракрасной области спектра (FIRAS — Far-lnfraRed Absolute Spectrophotometer) и многоволновым датчиком для получения картины распределения излучения пыли в инфракрасном диапазоне (DIRBE — Diffuse InfraRed Background Experiment). FIRAS предназначался для изучения небесной сферы в дальней ИК-области, a DIRBE — для картографирования неба на десяти разных длинах волн в инфракрасной части спектра.

Основным открытием СОВЕ стало обнаружение анизотропии (неоднородности) реликтового излучения — его кванты, приходящие с разных направлений, имеют немного отличающиеся значения энергии. Это сообщение обошло весь мир, как фундаментальный научный результат, и было опубликовано на первой полосе New York Times.

Данные прибора FIRAS доказали, что спектр реликтового излучения соответствует спектру излучения абсолютно черного тела — именно это предсказывала модель «горячего рождения» Вселенной. Результаты, полученные спутником СОВЕ, сильно укрепили фундамент космологической теории Большого взрыва v содержали очень много конкретной информации, которая позволила гораздо точнее моделировать эволюцию Вселенной. Была уточнена средняя температура фонового излучения — она оказалась равной 2,725 К. Заодно удалось доказать, что наблюдавшийся в ряде аэростатных и ракетных экспериментов рост температуры с увеличением длины волны, не согласующийся с выкладками теоретиков (они предсказывали неизменность этой температуры), не относится к фоновому излучению Прибор DIRBE позволил получить достаточно полную картину распределения межпланетных, галактических и внегалактических ИК-источников.

Проект приобрел широкую известность в 2006 г., когда два его руководителя — Джордж Смут (George Smoot) и Джон Мазер (John Mather) — получили Нобелевскую премию по физике. Первый из них отвечал за выполнение главной задачи миссии СОВЕ — построение распределения по небесной сфере отклонений от средней температуры реликтового излучения и определение их угловых размеров. Сравнением спектра микроволнового фона со спектром излучения абсолютно черного тела занималась группа ученых под руководством Мазера.

На борту беспилотного возвращаемого космического аппарата SFU (Space Flyer Unit), который был запущен Японией 18 марта 1995 г. на орбиту высотой около 500 км, находился IRTS (Infrared Telescope in Space) — первый японский орбитальный телескоп для инфракрасной астрономии. Астрономические исследования не были единственным назначением аппарата: на нем также проводились эксперименты в области биологии , материаловедения, отработка технологий. Кроме того, SFU — один из немногих спутников, возвращенных на землю шаттлом (Endeavour, STS-72, 11-20 января 1996 г.). IRTS состоял из телескопа диаметром 15 см и четырех научных инструментов, предназначенных для исследования инфракрасного излучения с длинами волн от 1 мкм до 1 мм. Он проработал лишь 4 недели, но зато смог «засечь» космические фотоны с длиной волны до 700 мкм. За это время он выполнил обзор 10% небесной сферы. Продолжительность работы телескопа ограничивалось бортовым запасом жидкого гелия, охлаждавшего зеркало и детекторы до -270°С.

В отличие от IRAS и СОВЕ, Инфракрасная космическая обсерватория ISO (Infrared Space Observatory), запущенная Европейским космическим агентством (ESA) 17 ноября 1995 г., занималась не общими обзорами неба, а получением изображений и спектров конкретных источников с высоким разрешением при большой длительности экспозиции. На ISO стоял телескоп с таким же диаметром зеркала, что и на IRAS (60 см), но для регистрации излучения использовались более чувствительные детекторы. Чтобы четыре основных научных прибора вели наблюдения самых слабых ИК-объектов, они охлаждались жидким гелием, который, медленно испаряясь, поддерживал температуру около 2 К. Запасов гелия хватило на 28 месяцев (до апреля 1998 г.). ISO вела измерения в диапазоне от 2,5 до 200 мкм. Ее орбита была вытянутой — с перигеем 1000 км и апогеем 70500 км. Период обращения по ней — 23 часа 56 мин — равен длительности звездных суток. Наблюдения проводились на каждом витке в течение 16 часов, когда аппарат находился вне радиационных поясов Земли.

Всего за время работы было выполнено более 26 000 наблюдений космических объектов — галактик, звезд и планет. Приборы ISO позволили идентифицировать силикатные материалы, смолообразные соединения углерода, водяной пар, лед и твердый угарный газ (СО). Впервые была получена четкая картина того, как из материала, рожденного звездами, возник кают ингредиенты для формирования планет и зарождения жизни. Особенно удивительно то, что ISO обнаруживала воду в самых разных уголках Вселенной — вокруг новорожденных звезд, умирающих звезд, в межзвездной среде, в атмосферах внешних планет и в других галактиках. Наблюдения этой обсерватории показали, что в каждом втором случае звезда формируется только из половины газово-пылевого облака. Оставшаяся его часть образует плоский диск, из которого, в свою очередь, гравитация формирует малые планетоподобные тела. Теперь имеются основания считать, что у каждой второй звезды есть вращающиеся вокруг нее планеты и их луны, причем многие из них уже при рождении «снабжены» водой, до того долгое время странствовавшей по межзвездным просторам. Некоторые из планет, расположенных к звезде слишком близко, теряют воду — таковы, например, наши Меркурий и Венера. Другие сохраняют ее в форме внутренних резервов.

ISO смогла зарегистрировать излучение чрезвычайно удаленных галактик. Пылевая компонента Млечного Пути поглощает его почти полностью, но наблюдения в направлении галактических полюсов оказались весьма продуктивными.

К ИК-телескопам на орбите проявили интерес не только астрономы. 24 апреля 1996 г. был запущен военно-экспериментальный спутник-обсерватория MSX (Mldcourse Space Experiment Observatory), построенный по проекту BMDO (Ballistic Missile Defense Organization) — американского ведомства по противоракетной обороне. Спутник был предназначен для демонстрации космических технологий в части обнаружения, идентификации и сопровождения баллистических целей на среднем участке их полета (на участке траектории между завершением работы двигателя и входом цели в плотные слои атмосферы), а также для сбора данных об инфракрасном фоне в космосе и вблизи поверхности Земли и для наблюдения за космическими объектами искусственного происхождения, находящимися на геостационарной и низких околоземных орбитах.

Аппарат WIRE (Wide Field Infrared Explorer) предназначался для изучения галактик с активным звездообразованием и для поиска ярких протогалактик. Следствием его работы стали бы новые данные о рождении звезд в ранней Вселенной. Однако после запуска 5 марта 1999 г из-за преждевременно отстреленной крышки телескопа испарился водород, используемый в качестве охладителя в криостате, и выполнение научной программы оказалось невозможным.

 

Как уже было сказано, на определенном этапе развитие инфракрасной астрономии сдерживалось мощными тепловыми помехами, создаваемыми нашей планетой. Поэтому вполне логичным выглядело решение отправить ИК-телескопы в более глубокий космос. Но эти проекты был осуществлены уже в XXI веке…

 

Дмитрий Рогозин

« Предыдущая — След.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все о космосе
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: