Исследователи из Лаборатории реактивного движения НАСА предложили проект по созданию телескопа, в котором роль линзы будет выполнять гравитационное поле Солнца. Согласно информации, опубликованной на сервере препринтов arXiv, отправка специального зонда в нужную точку космоса может занять менее 30 лет.
Фото из открытых источников / © GigaChat
Идея астрономов основана на эффекте гравитационного линзирования, предсказанном общей теорией относительности: массивные объекты искривляют пространство-время и отклоняют проходящий рядом свет. Астрономы давно используют этот эффект для наблюдения за далекими галактиками, но у него есть недостаток — невозможно произвольно менять цель наблюдения, если линзой служит скопление галактик или черная дыра.
Альтернативным решением может стать наша звезда. Чтобы превратить Солнце в линзу, достаточно разместить оборудование на противоположной от светила стороне, строго вдоль так называемой фокальной линии. Как пояснил в своей работе 1979 года фон Рассел Эшлеман, впервые предложивший эту концепцию, гравитационное поле Солнца работает как сферическая линза. Оно увеличивает интенсивность излучения от удаленного источника вдоль полубесконечной линии, и аппарат, оказавшийся в любой точке этой траектории, способен вести наблюдения с беспрецедентной четкостью.
Максимальное увеличение для когерентного излучения достигает 100 миллионов раз на длине волны в 1 миллиметр. С таким инструментом человечество впервые сможет разглядеть поверхность экзопланет — то, что недоступно ни одному современному или перспективному телескопу.
Однако техническая реализация миссии связана с серьезными трудностями. Зонд должен работать на гелиоцентрических расстояниях от 650 до 900 астрономических единиц. Для сравнения: «Вояджер-1», запущенный почти 50 лет назад, сейчас находится на отметке 170 а.е. В таких удаленных районах солнечный поток слабее в сотни тысяч раз, что делает традиционные солнечные батареи бесполезными.
«На протяжении всего научного этапа требуется радиоизотопная энергия или энергия деления», — отмечает автор новой статьи, астрофизик Слава Г. Турышев из Лаборатории реактивного движения.
По его словам, аппарату предстоит не только сохранять точное наведение на солнечный лимб, но и совершать контролируемые боковые маневры для построения изображения.
Использование обычных химических двигателей для такой миссии исключено: даже с гравитационными маневрами полет займет неприемлемо много времени. Турышев рассматривает два альтернативных варианта. Первый — солнечный парус. При сближении с Солнцем на расстояние 0,04–0,08 а.е. и использовании гравитационного маневра аппарат способен достичь 650 а.е. за 25–40 лет. Минус — малая мощность и, как следствие, ограничения по весу полезной нагрузки.
Второй вариант — ядерная электроракетная двигательная установка. Она позволяет нести более тяжелое оборудование, а оставшееся топливо пригодится для коррекции положения на финальном этапе. Комбинированная схема с ядерно-тепловым двигателем сокращает путь до 20 лет.
Выбор архитектуры миссии будет напрямую зависеть от темпов развития технологий. Чтобы запуск состоялся в 2035–2040 годах, ключевые системы должны быть готовы к демонстрации уже в начале 2030-х. Солнечные паруса уже проходят испытания на орбите, пусть и не всегда удачные. Ядерные двигатели пока существуют скорее в теории.
Сейчас проект существует в рамках инициативы НАСА «Инновационные передовые концепции». Речь идет не о создании конкурента «Джеймсу Уэббу», а о принципиально новом инструменте, который позволит заглянуть туда, куда свет еще не доходил.
