Космический телескоп GAIA оказался подслеповатым

Европейский спутник GAIA, запущенный в декабре 2013 года, должен выполнить весьма обширную программу исследований. Но этому могут помешать возникшие на борту неполадки.

Зарегистрировать координаты и измерить физические и химические параметры миллиарда звезд, удаленных от нас на расстояние до 30 тысяч световых лет, и на этой основе создать подробную трехмерную карту Млечного пути - такова основная задача европейского космического аппарата GAIA, выведенного на орбиту в конце 2013 года. Правда, миллиард звезд - это, согласно сегодняшним научным представлениям, менее одного процента всех светил в нашей галактике, - но цифра все-таки весьма внушительная. Тем более что предшественник GAIA - космический аппарат Hipparcos, работавший на орбите с 1989 по 1993 годы, - сумел картографировать "всего" около двух миллионов звезд, из них с высокой точностью - и вовсе лишь 118 тысяч.

Хитрая траектория...

Впрочем, чистой астрометрией задачи аппарата GAIA не исчерпываются: он призван также открывать неизвестные небесные объекты. Исследователи надеются обнаружить в нашей галактике миллион новых астероидов и комет, 50 тысяч коричневых карликов и несколько сотен тысяч белых карликов, 30 тысяч экзопланет, 20 тысяч сверхновых, а также сотни тысяч квазаров и далеких активных галактик. Неудивительно поэтому, что GAIA - один из самых дорогих космических проектов последнего времени: он обошелся в сумму, превышающую 800 миллионов евро.

Аппарат движется по сложной незамкнутой орбите, описывая так называемые фигуры Лиссажу вокруг точки Лагранжа L2 системы Земля-Солнце в полутора миллионах километров от Земли и при этом обращаясь вокруг Солнца в тени Земли. Такая траектория оптимальна для решения стоящих перед миссией задач.

... и уникальное бортовое оборудование

На то, чтобы занять расчетную орбиту, космическому аппарату потребовался месяц, затем началась настройка, фокусировка и калибровка бортовых инструментов - двух зеркальных телескопов. Получаемая ими картинка регистрируется не имеющим в исследовании космоса аналогов огромным фотосенсором общей площадью 0,5 метра на метр, состоящим из 106 отдельных ПЗС-матриц и обеспечивающим оптическое разрешение 938 мегапикселей.

В процессе наладки инструментов на Землю была отправлена пробная фотография объекта NGC1818 - очень молодого шарового звездного скопления в созвездии Золотая Рыба, принадлежащем соседней галактике - Большому Магелланову Облаку. Вот тут-то и обнаружились технические проблемы, которые грозят существенно ограничить возможности космической обсерватории.

Светозащитный экран от света не защищает

Во-первых, оказалось, что на высокочувствительный фотосенсор откуда-то падает посторонний свет. "Собственно, происхождение его более или менее понятно, - говорит Штефан Йордан (Stefan Jordan), научный сотрудник Астрономического вычислительного института при Гейдельбергском университете, принимавший участие в анализе информации, полученной с борта GAIA. - Это солнечный свет, что вообще-то, конечно, удивляет. Ведь аппарат в целях светозащиты инструментов оснащен огромным, диаметром около 10,5 метров, раскладным экраном".

Видимо, либо при проектировании, либо при монтаже этого космического зонта были допущены ошибки. Как бы то ни было, экран выполняет свою функцию не в полной мере, говорит ученый: "Правда, в сравнении с нормальным солнечным освещением имеющая место засветка может показаться незначительной, но ведь речь тут идет об очень чувствительных инструментах, поэтому даже такие вроде бы крайне слабые помехи заметно снижают точность измерений".

Поиск экзопланет у тусклых звезд едва ли возможен

Более того, одной лишь засветкой проблемы GAIA не исчерпываются. Точность измерений снижает еще и тончайший слой наледи, то и дело образующийся на инструментах космического аппарата. Инженеры наземной службы управления полетом пытаются - и не без успеха - справиться с проблемой путем регулярного включения бортового отопления. Но это, с одной стороны, означает избыточный расход топлива, а с другой, не может в полной мере компенсировать снижение оптического разрешения телескопов.

Так что GAIA, скорее всего, не сможет зарегистрировать ни особо слабые колебания светимости звезд, указывающие на наличие обращающихся вокруг них экзопланет, ни вообще звезды особо малой светимости, признает Штефан Йордан, но не теряет оптимизма: "Возможно, это скажется на наблюдении наиболее тусклых объектов. Тем не менее, я нисколько не сомневаюсь, что GAIA позволит совершить уйму открытий, зарегистрировать колоссальное количество новых небесных объектов, включая и экзопланеты. Для обнаружения экзопланет вокруг менее тусклых звезд уже достигнутой точности измерений вполне хватит".

Исследователи сохраняют оптимизм

И с задачей составления самого обширного на сегодняшний день звездного каталога GAIA, несмотря на трудности, в общем и целом справится, уверен ученый. Возможно, придется проявить лишь чуть больше терпения. Дело в том, что за время миссии, рассчитанной на 5 лет, каждый из объектов, наблюдаемых космическим аппаратом GAIA при сканировании звездного неба, должен будет попасть в объективы телескопов в среднем 70 раз. Если же этот показатель увеличить, повысится и точность измерений, поясняет Штефан Йордан: "В принципе, у нас есть резервы на борту. Все будет зависеть от того, в каком техническом состоянии окажется аппарат через пять лет. Но если продлить миссию еще на год-два, то позволит достичь той цели, что была поставлена изначально".