Астрономы хотят построить рой телескопов для поиска ЖИЗНИ

Текущие планы по созданию флагманских телескопов в 2040-х годах сосредоточены на ответе на простой вопрос - одни ли мы во Вселенной? Наши лучшие телескопы на сегодняшний день, такие как Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), лишь дают нам заманчивые взгляды на атмосферы других миров, но недостаточно, чтобы действительно определить, существует ли жизнь, как мы ее знаем, там. Астрономы ждали, когда технологии догонят их мечты о том, что возможно в плане новых типов телескопов, и недавно Институт космических исследований имени У. М. Кека выпустил отчет, в котором подробно описывается миссия Большого интерферометра для экзопланет (LIFE), которая, как они надеются, поможет дать окончательный ответ на этот простой вопрос.

Экзопланеты трудно сфотографировать. Во-первых, они обычно находятся очень близко к своей звезде-хозяину, которая также в миллиарды раз ярче их. Одно из решений этой проблемы - использование устройства, называемого коронографом, которое физически блокирует свет звезды, позволяя телескопу захватывать только (отраженный) свет, исходящий от самой планеты. Эта техника планируется к использованию в Обсерватории обитаемых миров (HWO) от NASA, и она эффективна для захвата видимого и ультрафиолетового света.

Но есть еще один тип света, который особенно полезен для поиска обитаемых экзопланет - средний инфракрасный. На этих длинах волн, которые отслеживают испускаемое тепло, контраст между планетой и звездой резко падает, позволяя телескопам непосредственно наблюдать (неотраженный) тепловой свет от планеты. Но, возможно, более важно, что средний инфракрасный является золотой жилой потенциальных спектральных биосигнатур, включая озон, метан, воду, углекислый газ и даже фосфин, потенциальную "капstone" биосигнатуру в некоторых контекстах.

Фрейзер берет интервью у доктора Даниэля Ангерхаузена о телескопе LIFE.

Создание системы для захвата этого света - задача не из легких. JWST уже спроектирован для захвата инфракрасного света, но даже он был слишком мал, чтобы эффективно изолировать экзопланеты с разрешением, необходимым для получения детального изображения их атмосферы. На самом деле, любой космический телескоп, достаточно большой для этого, был бы слишком громоздким, чтобы поместиться на ракету. Поэтому дизайнеры LIFE предлагают альтернативу - формирование полета с нулевой интерферометрией.

По сути, они хотят запустить несколько космических аппаратов и летать в точной, не связанном между собой формации на расстоянии десятков до сотен метров друг от друга. Затем они направляют собранный свет к центральному космическому аппарату, позволяя ему выполнять некоторые сложные оптические трюки, чтобы как "нулевать" свет от центральной звезды, так и усиливать тепловой сигнал самой планеты.

Это звучит здорово в теории, но на практике это было notoriously сложно построить. LIFE не является первым предложенным космическим интерферометром - на самом деле две миссии в этом столетии (Terrestrial Planet Finder-Interferometer от NASA и Darwin от ESA) уже были отменены, потому что технологии просто еще не были готовы. Однако согласно новому отчету, наши инженерные навыки недавно догнали наше воображение.

Фрейзер говорит о пределах HWO

Прорывы в астрофотонике уменьшили то, что когда-то было оптическим инструментом размером с рабочий стол, до форм-фактора микрочипа. А коммерческая космическая индустрия продолжает снижать стоимость запусков для всех видов миссий. В отчете отмечается, что формирование полета, одна из самых сложных частей предложенной миссии LIFE, запланировано для нескольких демонстрационных технологических миссий, таких как SEIRIOS и SunRISE, которые в ближайшие годы будут запускать CubeSats в формации.

По мере того как технологии развиваются, вероятность того, что миссия LIFE станет действительно технологически осуществимой, увеличивается. Но что насчет другой миссии по поиску жизни - HWO? В отчете указывается, что LIFE и HWO на самом деле являются отличными партнерами по команде и рассматривают совершенно разные части одной и той же головоломки. HWO будет сосредоточен на видимом/ультрафиолетовом свете, в то время как LIFE будет измерять тепловое излучение в среднем инфракрасном диапазоне, чтобы определить температуру, радиус и состав атмосферы планеты. Объединение данных обеих миссий критически важно для устранения "ложных положительных" результатов, когда что-то, что может выглядеть как биосигнатура, на самом деле вызвано абиотическим процессом.

HWO планируется запустить в 2040-х годах, но все еще находится на стадии проектирования. LIFE также находится в разработке, и хотя обе миссии могут быть запущены в схожие временные рамки, основной целью LIFE является предоставление дополнительных данных для HWO. В отчете подчеркивается, что, чтобы равномерно распределить финансирование, проект LIFE должен быть международным сотрудничеством, а не зависеть от одного источника финансирования.

Если проект LIFE будет профинансирован, надеемся, что HWO тоже получит финансирование. Но даже если нет, мы наконец-то подходим к моменту, когда можем построить систему, которая поможет нам найти доказательства того, что мы не одни, и если это не вдохновляет достаточно, чтобы финансировать эти программы, неясно, что могло бы вдохновить.