«Самый большой глаз в мире»

Что такое E-ELT (Европейский Экстремально Большой Телескоп), для чего он нужен и как Россия может участвовать в его строительстве

Лектор: (none) 03.10.2012, 10:23
Так будет выглядеть E-ELT в 2021-2022 годах ESO
Так будет выглядеть E-ELT в 2021-2022 годах

Директор по программам Европейской южной обсерватории (ESO) Адриан Расселл и его коллеги рассказывают читателям «Газеты.Ru» о 39-метровом телескопе E-ELT, который через 10 лет станет крупнейшим в мире.

Больше Колизея

Современное поколение телескопов, имеющих зеркала размером 8–10 метров, позволило астрономам добиться колоссальных успехов и открыть целые новые области для будущих исследований. Так, несколько лет назад были получены первые изображения планет, обращающихся вокруг других звезд. Наши астрономические знания продолжают расширяться невероятными темпами, порождая новые вопросы, а ответы на них требуют новых открытий, которые мы пока не можем себе представить. Для того чтобы сделать такие открытия, необходимо ощутимо увеличить чувствительность и разрешающую способность телескопов. Поэтому астрономы говорят о создании экстремально больших телескопов — с зеркалами размером от 30 до 60 метров. С помощью таких больших зеркал уже можно решить важнейшие научные задачи, такие как получение изображений каменных экзопланет для изучения их атмосфер и прямое измерение ускорения расширения Вселенной.

В 2004 году совет Европейской южной обсерватории определил своей приоритетной целью «стабилизацию европейского астрономического лидерства и высокого уровня развития в эру экстремально больших телескопов». Так началась работа над проектом E-ELT — Европейского экстремально большого телескопа (European Extremely Large Telescope). Спустя два года проект был утвержден астрономами ESO, началась его детальная разработка. Первоначально инструмент должен был иметь 100-метровое зеркало, но по ряду причин было принято решение отказаться от этой идеи и сделать его «чуточку» меньше – 39 метров.

Все равно это ощутимый скачок от нынешнего поколения телескопов, самый большой из которых имеет зеркало диаметром 10 метров.

Летом 2012 года совет ESO утвердил проект по созданию E-ELT. Все 14 членов (Бразилия до сих пор не ратифицировала договор о вступлении в ESO, поэтому не считается полноправным членом и не участвовала в голосовании) высказались за создание телескопа, правда представители четырех стран изъявили желание получить полные гарантии своих правительств.

Чуть ранее совет ESO выбрал гору Армазонес для строительства E-ELT. Этот пик расположен по соседству с пиком Паранал, где находится комплекс из четырех 8-метровых телескопов VLT (Very Large Telescope — очень большой телескоп). От одной горы до другой напрямую 20 километров. Обе вершины находятся в пустыне Атакама, одном из самых лучших мест на Земле с точки зрения астроклимата. Чилийское правительство, осознавая важность строительства этого телескопа, безвозмездно взяло на себя обязательства по защите пиков Паранала и Армазонес от таких неблагоприятных воздействий, как засветка, мешающая астрономическим наблюдениям, и горнодобывающие работы.

Конечно, в Чили есть такая проблема, как землетрясения. Но этот вопрос был давно и тщательно изучен еще при строительстве обсерватории на Паранале. Прежние данные были дополнены тремя независимыми исследованиями, которые проводились по заказу ESO в последние несколько лет.

Здания на Паранале устойчивы даже к самым сильным землетрясениям, и для E-ELT все здания будут иметь такую же сильную степень сейсмозащиты.

Итак, в ближайшие годы в Чили, на горе Армазонес, появится крупный телескоп, имеющий огромный купол: его башня в диаметре будет больше римского Колизея. Строительные работы стартуют в начале 2013 года.

Зеркало

Самая главная часть E-ELT — это его 39-метровое зеркало. Оно будет не цельным, а составленным из 798 сегментов — диаметр каждого составит 1,4 метра. Компенсировать дрожание атмосферы помогут методы адаптивной оптики. Для этого более шести тысяч приводов смогут изменять форму зеркал телескопа со скоростью тысяча операций в секунду.

При создании сегментов главного зеркала нужно учесть множество факторов. Кроме того, должны быть сделаны сегменты про запас, ведь какие-то могут быть повреждены при перевозке. Предполагается, что зеркала будут изготовлены на предприятиях, расположенных в странах — членах ESO.

Вообще деньги, которые ESO выделяет на создание E-ELT, в первую очередь планируется потратить в странах — членах ESO, заключив контракты на производство. Такой «индустриальный» возврат средств – это важный компонент проекта, который тщательно подсчитывается на каждой стадии его реализации.

Еще есть завод в России, в подмосковном Лыткарино, который делал зеркала для телескопов ESO. У этой организации теоретически есть два варианта участия в создании сегментов зеркала для E-ELT. Первый — Россия становится членом ESO. Второй может возникнуть в случае, если страны — члены ESO решат, что они не смогут обойтись своими силами. В этом случае будет объявлен тендер с участием заводов, которые расположены в странах, не являющихся членами ESO: такая здоровая конкуренция всем пошла бы только на пользу.

Вообще российская промышленность производит впечатление.

Например, в Санкт-Петербурге, где в прошлом году проходила конференция Европейского астрономического общества, есть оптический завод, имеющий хорошие традиции (Ленинградский оптико-механический завод (ЛОМО), который готовил оптико-механические конструкции для 6-метрового БТА САО РАН. — примечание «Газеты.Ru»). Российское астрономическое сообщество также производит впечатление — недаром ученых из России в большом количестве нанимают на работу зарубежные учреждения.

На проектные работы было потрачено около 70 миллионов евро в год. Общая стоимость E-ELT составит 1,083 миллиарда евро.

Зачем тратить столько денег?

Зачем же человечеству тратить такое огромное количество денег на астрономические исследования? Астрономия вносит вклад в наше культурное и экономическое благосостояние: она часть нашей культуры и вклад в лучшее понимание нашего хрупкого окружения. Астрономы занимаются ключевыми вопросами, которые волнуют наше сознание и наше воображение.

Как сформировались планеты? Является ли жизнь распространенным явлением во Вселенной? Что стало толчком к созданию Вселенной? Чем является темная материя и темная энергия?

Постановкой этих вопросов астрономы часто пробуждают интерес у молодых людей к обучению естественным наукам в начале их карьеры. Впоследствии они могут найти применение своим знаниям в широком спектре областей, работая в различных научных и промышленных организациях, и таким образом внести свой вклад в создание сбалансированного и ориентированного на будущее общества.

Кроме того, наблюдательная астрономия — это современная высокотехнологичная область науки, которая тесно связана с промышленностью. Такая связь необходима для реализации передовых инженерных задач, и она приносит выгоду обеим сторонам. Например, E-ELT является примером высокотехнологичного научного проекта. Создание E-ELT потребует использования многих инновационных достижений, в качестве побочного результата приведя к разработке новых технологий, и, учитывая возможность заключения контрактов, обеспечит европейскую промышленность грандиозным портфолио.

E-ELT станет самым большим телескопом в мире, ведущим наблюдения в видимом и в ближнем инфракрасном диапазонах. Это будет «самый большой глаз, смотрящий в небо».

Планируется, что E-ELT будет работать как минимум 30 лет: это типичное время жизни для такого большого инструмента. И для него подразумевается, как и в случае с VLT, регулярная поддержка работоспособности и специальная программа по созданию новых инструментов. Заметим, что одна из обсерваторий ESO, Ла-Силья, в 2012 году отмечает свою 43-ю годовщину.

При этом сама ESO 5 октября 2012 года отметит свое 50-летие.

Что же исследователи надеются найти и чего добиться с помощью E-ELT? Конечно, речь идет о самых крупных научных вызовах нашего времени — в первую очередь это обнаружение экзопланет, подобных Земле, в «зоне обитаемости», то есть там, где жизнь может существовать.

Это один из «святых граалей» современной наблюдательной астрономии.

Также это «звездная археология» в ближайших галактиках и фундаментальный вклад в космологию путем измерения свойств первых звезд и галактик и выяснения природы темной материи и темной энергии. Самым же крупным успехом будет встретиться с чем-то неожиданным — новые и непредвиденные вопросы обязательно возникнут после наблюдений, сделанных с помощью E-ELT.

В конечном итоге E-ELT может революционизировать наше восприятие Вселенной, как это сделал телескоп Галилея 400 с лишним лет назад.

Планируется, что первый свет телескоп увидит на рубеже 2021/2022 годов. Начиная с октября 2022 года на телескопе начнутся регулярные наблюдения. Все данные будут выложены в публичный архив спустя год после наблюдений.