Лунный глаз Вселенной: гигантский интерферометр AeSI раскроет тайны звезд и галактик
Проект Artemis-enabled Stellar Imager (AeSI) представляет собой масштабный лунный интерферометр, созданный для исследования звездных поверхностей, внутренней структуры звезд и активных галактических ядер. Его основная задача — раскрыть фундаментальные процессы, происходящие внутри звезд, включая магнитную активность, конвекцию и динамо-эффекты, а также изучить структуру аккреционных дисков и центральных областей далеких галактик.
Научные направления AeSI охватывают широкий спектр исследований. Во-первых, он позволит детально изучать звезды солнечного типа, такие как альфа Центавра A, Процион A и Сириус A, анализируя их поверхностную активность, включая звездные пятна, флоккулы и конвективные ячейки, а также связь этих явлений с внутренними процессами. Во-вторых, интерферометр займется астросейсмологией, исследуя колебания звезд для понимания их внутренней структуры и динамики. В-третьих, он будет наблюдать аккреционные диски возле молодых звезд и протопланетных систем, что поможет лучше понять процессы формирования планет.
Еще одним важным направлением станет исследование активных галактических ядер, включая квазары, с акцентом на их центральные области, ветры AGN и точное измерение космологических расстояний. Кроме того, AeSI сможет отслеживать сверхновые, фиксируя ранние стадии взрывов и расширяющиеся оболочки, что даст новые данные о конечных этапах эволюции массивных звезд.
Недавно группа ученых и инженеров под руководством Кеннета Карпентера из NASA Goddard Spaceflight Center, работающая в сотрудничестве с Goddard’s Integrated Design Center, завершила 9-месячное исследование осуществимости AeSI и опубликовала свои выводы. Исследование финансировалось через программу NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC), которая позволяет ученым и инженерам изучать идеи для будущих программ.
Конструкция и принцип работы
AeSI планируется развернуть на Луне в виде массива из 15–30 оптических и ультрафиолетовых телескопов, расположенных в эллиптической конфигурации диаметром до 1 километра. Каждый телескоп будет установлен на подвижном луноходе, что позволит гибко менять конфигурацию интерферометра в зависимости от наблюдаемых объектов.
Ключевой особенностью конструкции является использование Луны в качестве стабильной платформы. Отсутствие атмосферы исключает искажения, что критически важно для интерферометрии в ультрафиолетовом диапазоне, недоступном для наземных телескопов. Сигналы от всех телескопов будут объединяться в центральном узле, формируя высокодетализированные изображения. Развертывание и обслуживание системы могут выполняться как астронавтами, так и автономными роботами в рамках программы Artemis.
Преимущества лунного размещения
Луна предоставляет уникальные условия для астрономических наблюдений. Отсутствие атмосферы не только устраняет турбулентность, но и позволяет работать в ультрафиолетовом диапазоне, который обычно поглощается земной атмосферой. Низкая сейсмическая активность, несмотря на редкие лунотрясения, обеспечивает стабильность измерений. Долгие лунные ночи, длящиеся до 14 земных суток, дают возможность проводить непрерывные наблюдения.
Однако проект сталкивается и с техническими сложностями. Лунная пыль, способная оседать на оптике, потребует разработки систем самоочистки или регулярного обслуживания. Экстремальные температурные перепады, от -173°C до +127°C, вынуждают предусматривать эффективное терморегулирование оборудования. Кроме того, успех миссии зависит от развития инфраструктуры Artemis, включая лунные базы и транспортные системы.
Связь с программой Artemis
AeSI разрабатывается в рамках возвращения NASA на Луну. Миссии Artemis, первые из которых запланированы на 2026 год, должны создать необходимую инфраструктуру. Лунные базы, такие как Lunar Gateway и станции на поверхности, обеспечат энергоснабжение и связь. Роботизированные миссии могут предварительно развернуть элементы интерферометра до прибытия астронавтов. В качестве потенциальных мест размещения рассматриваются южный полюс Луны, где стабильное освещение удобно для долгосрочных наблюдений, или низкие широты, обеспечивающие лучший обзор неба.
Перспективы и сроки реализации
Если проект получит финансирование и поддержку NASA, его реализация станет возможной не ранее конца 2030-х – начала 2040-х годов. Ключевыми этапами станут доработка технологий, включая улучшение УФ-оптики, детекторов и систем автономного управления, интеграция с графиком лунных миссий Artemis и тестовые развертывания отдельных телескопов на Луне.
AeSI имеет все шансы стать революционным инструментом в астрофизике, предоставив беспрецедентные данные о звездах, галактиках и Вселенной в целом. Его успех зависит от прогресса программы Artemis, развития робототехники и международного сотрудничества в освоении Луны. В случае реализации этот проект откроет новую эру в астрономии, сравнимую по значимости с запуском телескопов Хаббл и Джеймс Уэбб.