Орбитальный телескоп WISE открывает глаз тепловому небу

Текст: Артём Тунцов/Infox.ru

Во вторник на околоземной орбите произойдут сразу три взрыва. Это сработают пиропатроны, которые последние месяцы удерживали крышку «термоса», в который погружен космический телескоп WISE.

Затем специальные пружины плавно оттолкнут крышку в заранее рассчитанном направлении -- в сторону от телескопа и чуть-чуть против орбитального движения. Так ее скорость относительно Земли окажется чуть меньше, чем у WISE, ее орбита -- чуть ниже, и уже очень скоро она станет еще ниже -- спасибо трению о верхние слои земной атмосферы. И тогда уже ничто не помешает WISE составить лучшую глобальную карту неба в инфракрасных лучах и открыть многие миллионы астрономических объектов.

Точная подстройка

Инфракрасное (ИК) излучениеДиапазон электромагнитного спектра, невидимый для человеческого глаза. По длине волны простирается примерно от 0,8 мкм до сотен микрон. Поскольку теплые по бытовым меркам предметы активнее всего излучают именно в инфракрасном диапазоне, ИК-лучи часто называют тепловыми. Обычно делят на близкое ИК-излучение (до нескольких микрон), средний ИК-диапазон (от нескольких до десятков мкм) и далекий ИК (от десятков до сотен мкм).

Космический аппарат WISE, предназначенный для создания глобальный карты неба в тепловых лучах, отправился в космос 14 декабря. Спустя всего несколько часов после старта он уже был на орбите высотой 500 км и смог сориентировать себя заранее рассчитанным образом: задней крышкой зеркала к Земле, солнечными батареями к светилу.

Вот уже две недели телескоп летает по солнечно-синхронной орбите, которая проходит над границей дня и ночи. WISE медленно вращается вокруг своей оси, и скорость этого вращения в точности равна скорости движения по орбите, так что в итоге телескоп все время смотрит в точку зенита (противоположную направлению на Землю). Благодаря этому за время каждого оборота вокруг Земли телескоп может отснять узкую полоску неба шириной примерной градус дуги.

Сама орбита WISE тоже медленно поворачивается, чтобы эти полоски каждый раз отличались, и телескоп смог в конечном итоге полностью покрыть тепловое небо. Период вращения орбиты согласован с другим движением -- обращением Земли вокруг Солнца. Полный поворот занимает ровно год, что позволяет ей оставаться все время перпендикулярной к направлению на Солнце, а телескопу -- постоянно купаться в его лучах, никогда не оказываясь в тени Земли. Это дает не только бесперебойное питание для всей аппаратуры, но и обеспечивает стабильность измерений, которая для теплового телескопа сводится к стабильности температуры научного оборудования.

В первые дни после запуска сотрудники NASA удостоверились, что описанная схема работает. Период вращения телескопа вокруг своей оси действительно равен периоду обращения по околоземной орбите, а скорость поворота орбиты действительно совпадает со скоростью движения телескопа вместе с Землей по орбите вокруг Солнца. Инженеры даже включили всю светоприемную аппаратуру и уверены, что она работает нормально, -- две мегапиксельные инфракрасные камеры WISE ведут себя даже чуть лучше, чем ожидалось.

Крышка с термоса

Бурые, темные и пыльЗа девять номинальных месяцев работы WISE должен полностью осмотреть небесную сферу и построить ее карту в инфракрасных лучах. Ученые предполагают, что в финальном каталоге объектов, который составит WISE, будут сотни миллионов источников, а в общей сложности он получит несколько миллионов снимков инфракрасного неба. На каждый снимок тратится всего 11 секунд.

Тем не менее до сих пор эти камеры не видели ничего, кроме задней поверхности круглой заглушки, которая закрывает входное отверстие телескопа с момента старта. По сути, это крышка «термоса», которому наиболее естественно уподобить новый космический телескоп. Вся электроника и инфракрасная оптика WISE находятся при температуре около -259°С, а температура приемников света всего на восемь градусов выше абсолютного нуля (-265°С). Будь их температура повыше, и телескоп снимал бы не пыль далеких галактик, недоделанные звезды и коварные астероиды, а излучение самого 40-сантиметрового главного зеркала.

Чтобы поддерживать такую температуру, как раз и нужен «термос». У него, как и у привычных для нас сосудов с тем же названием, две стенки, только между ними находится не разреженный, плохо проводящий тепло воздух, а твердый водород. Он перехватывает тепло, распространяющееся от внешней стенки -- ее температура составляет «всего» -190°С, -- и расходует эту теплоту на свое собственное испарение, поддерживая на внутренней стенке температуру тройной точки водорода, которая на 259 градусов ниже таковой у воды.

Крышка же нужна была для того, чтобы поддерживать внутри телескопа вакуум и не допустить к приемникам света гигантских потоков тепла, которые испускают Солнце и Земля и которые вполне могли бы повредить сверхчувствительное оборудование. Теперь вакуум снаружи телескопа куда лучше, чем можно было поддерживать при сборке, так что нужды в заглушке нет. Не мешают и Земля с Солнцем: первая находится со стороны, прямо противоположной отверстию, второе -- под углом в 90 градусов к нему, да еще и закрыто специальным экраном -- так, на всякий случай.

Полное покрытие

Теперь наблюдать небо и объекты на нем WISE ничто не мешает. Если все пойдет, как запланировано: крышка откроется как нужно, а твердый водород не испарится раньше времени, то в течение следующих девяти месяцев телескоп полтора раза покроет небесную сферу. Однако прежде чем телескоп приступит к научной работе, инженерам надо проверить, насколько согласовано еще одно движение -- космического аппарата и специального зеркальца, компенсирующего медленный дрейф звезд в поле зрения камеры.

Первые научные данные с телескопа должны прийти в середине января -- ровно через месяц после старта.