Как работает WISE

Если вы выросли в эпоху программы « Аполлон », космических челноков и телескопа «Хаббл» , вы, вероятно, привыкли думать об освоении космоса как об аппаратных средствах с удивительной ценой, одиночных узконаправленных миссиях и короткой продолжительности жизни. Но в эпоху, когда НАСА испытывает все более жесткое бюджетное давление, у современных ученых-космонавтов больше нет пустого чека для исследования космоса. Вместо этого они должны использовать свою изобретательность, чтобы максимально использовать ограниченные ресурсы - например, вывести законсервированный спутник из спячки и перепрофилировать его для новой миссии.

Именно это и делает НАСА с помощью Wide-field Infrared Survey Explorer или WISE .

Когда в декабре 2009 года был запущен орбитальный телескоп стоимостью 320 миллионов долларов, его первоначальная миссия заключалась в поиске инфракрасного излучения, исходящего от далеких объектов - от астероидов до экзотических коричневых карликовых звезд - которые были слишком слабыми, чтобы их можно было наблюдать в видимом спектре света [источники: Чоу , Клотц ]. За последующие 13 месяцев WISE отлично справился с этой задачей, каталогизировав 560 миллионов небесных объектов. Помимо звезд и галактик, WISE обнаружил 19 ранее невидимых комет и более 33 500 астероидов [источник: Чоу ]. В конце концов, после того, как WISE завершил свою работу, ученые НАСА отключили большую часть электроники спутника и оставили его на орбите в режиме гибернации в феврале 2011 года [источник: Space.com ].

Но, как оказалось, WISE еще не закончил. В августе 2013 года НАСА объявило, что повторно активирует спутник для новой трехлетней миссии. Вместо того, чтобы исследовать далекие пределы космоса, WISE будет искать и изучать объекты, сближающиеся с Землей (ОСЗ) - космические камни, которые можно найти на орбите в пределах 28 миллионов миль (45 миллионов километров) от пути нашей планеты вокруг Солнца, как говорят ученые. находится достаточно близко, чтобы они могли столкнуться с нами. Кроме того, WISE поможет НАСА идентифицировать астероиды, которые могут быть хорошими потенциальными направлениями для астронавтов, в рамках цели президента США Барака Обамы отправить людей посетить захваченный астероид к 2025 году [источник: НАСА ].

В своей новой роли WISE может сделать несколько очень важных открытий - и делать это дешево, по цене всего 5 миллионов долларов за каждый дополнительный год работы [источник: Klotz ].

В этой статье мы поговорим о новой захватывающей работе WISE, а также о некоторых удивительных вещах, которые спутник уже сделал.

1. Оригинальная миссия WISE
2. Новая миссия WISE
3. Почему WISE так важен

Чтобы заимствовать фразу вымышленного капитана Джеймса Кирка из «Звездного пути», когда WISE был запущен в 2009 году на полярную орбиту в 326 милях (525 км) над поверхностью Земли, он был разработан, чтобы смело смотреть туда, куда никто не смотрел. перед. WISE не была первой инфракрасной орбитальной обсерваторией, но в отличие от предыдущих зондов, она была разработана для наблюдения за всем пространством неба, заглядывая дальше в космос, чтобы обнаружить слабые и / или далекие объекты [источник: НАСА ].

Чтобы добиться этого, WISE полагалась на сложный дизайн и самые современные технологии. Спутник был оснащен чувствительным телескопом и детекторами инфракрасного света, установленными внутри резервуара с твердым замороженным водородом - представьте себе гигантский термос, и вы в основном поняли идею - в котором приборы поддерживали температуру -429 градусов по Фаренгейту (-256 по Цельсию). . Этот охлаждающий эффект не позволил WISE уловить тепловую сигнатуру собственного устройства, что сделало его наблюдения еще более точными [источник: НАСА ].

В течение 13 месяцев работы WISE сканировал небо 1 1/2 раза, сделав около 1,8 миллиона изображений, которые ученые сшивают вместе, чтобы создать составную карту космоса [источник: Клотц ]. Некоторые из ранее невидимых деталей вселенной, которые она дала, были поразительны. Например, один снимок показал, что огромное красно-зеленое облако в глубоком космосе было заполнено новообразованными звездами, возрастом всего несколько миллионов лет, внутри похожих на цветы пучков межзвездной пыли [источник: Space.com ].

Но WISE не был рассчитан на вечную работу на полную мощность. В сентябре 2010 года у космического корабля закончилась охлаждающая жидкость, необходимая для охлаждения инфракрасных детекторов. В этот момент ученые отключили два из четырех детекторов и перестали смотреть в далекие уголки космоса [источник: Чоу ]. Но оборудование орбитальной обсерватории работало достаточно хорошо, и она в высшей степени подходила для другой важной миссии.

После завершения своей первоначальной миссии WISE фактически получил своего рода пробный запуск того, что в конечном итоге стало его вторым актом. После того, как НАСА отключило большую часть своего инфракрасного оборудования, когда охлаждающая жидкость начала кончаться, ученые использовали то, что все еще работало, для работы над проектом NEOWISE в период с января 2010 года по февраль 2011 года. Космический корабль начал сканировать небо в поисках более близких объектов. В течение 2010 года он наблюдал около 158000 скалистых тел, в том числе 34000 астероидов в главном поясе Солнечной системы между Марсом и Юпитером, и обнаружил 135 потенциально опасных объектов, сближающихся с Землей, то есть достаточно близких к орбите Земли, что может представлять опасность столкновения. [источник: НАСА ].

Когда НАСА снова активирует WISE, оно будет использовать 16-дюймовый (40-сантиметровый) телескоп спутника и его инфракрасные датчики для поиска дополнительных объектов, сближающихся с Землей. Поскольку датчики больше не подвергаются переохлаждению, они не работают все, и, следовательно, спутник уже не так хорош в обнаружении излучения от далеких слабых объектов, как раньше. Но у него все еще есть достаточно возможностей для обнаружения инфракрасного излучения от более близких объектов. «Два из наших четырех инфракрасных детекторов по-прежнему работают даже при более высоких температурах, поэтому мы можем использовать эти диапазоны для продолжения нашей охоты за астероидами и кометами», - сказала Space.com в октябре 2010 года Эми Майнцер из Лаборатории реактивного движения НАСА [источник: Малик ].

Инфракрасное зондирование - особенно полезный инструмент не только для обнаружения астероидов, но и для точного расчета их размера. Астероиды отражают свет, но не излучают его, и они различаются по альбедо или способности отражать видимый свет. Это означает, что для обычного оптического телескопа небольшой космический камень светлого цвета может выглядеть таким же большим, как темный камень гораздо большего размера. Однако инфракрасный телескоп улавливает часть невидимого спектра, который пропускает обычный телескоп, и может дать более полную картину астероида [источник: НАСА ].

Ученые делают ставку на то, что емкость позволит WISE лучше понять, какие астероиды достаточно велики и достаточно близки, чтобы создавать проблемы, и какие размеры могут быть подходящими для съемки с помощью космического корабля-робота.

Почему орбитальные обсерватории так полезны?

На протяжении большей части истории астрономии ученые были ограничены в том, что они могли видеть в космосе, потому что атмосфера Земли закрывала обзор даже в хорошо оборудованные наземные телескопы. Но с наступлением космической эры у астрономов появилась новая возможность. Они могли выводить обсерватории на орбиту над атмосферой, давая им возможность беспрепятственно проводить наблюдения. Яркий пример: космический телескоп Хаббл, развернутый космическим кораблем «Дискавери» в 1990 году и до сих пор действующий, помог переписать учебники по астрономии, пролив свет на такие вопросы, как возраст Вселенной и существование темной энергии [источники: HubbleSite , НАСА ].

WISE должен быть большим подспорьем в двух важных миссиях НАСА: отслеживании околоземных объектов и разработке способа защиты Земли от них, а также в организации пилотируемой миссии к астероиду к 2025 году.

Выявление и отслеживание астероидов, которые могут рискнуть приблизиться к Земле, является особенно приоритетной миссией НАСА. Его неотложность была подтверждена взрывом в феврале 2013 года метеорита массой 18 метров (60 футов) в поперечнике и массой 11000 метрических тонн (12 125 тонн) над российским городом Челябинск. Этот кусок космического камня высвободил почти в 30 раз больше энергии, чем одна из атомных бомб, взорвавшихся в конце Второй мировой войны, и более 1200 человек были ранены летящими обломками [источники: Йегер , Клотц ].

Составление базы данных сближающихся с Землей объектов и отслеживание их перемещений, мы надеемся, даст НАСА заблаговременное предупреждение об объекте, идущем на встречный курс, и время для реализации оборонительной стратегии, будь то изменение направления астероида с помощью гравитационных тракторов, солнечных парусов или других технологий будущего. , или разрушить его ядерным взрывом [источник: Мессье ].

НАСА также предполагает использование космического корабля-робота для захвата небольшого околоземного астероида и безопасного перенаправления его на стабильную орбиту в окрестностях Земли и Луны. На видео НАСА показан один из возможных методов: роботизированный зонд, приводимый в движение солнечными парусами, может догнать астероид, зашнуровать его кабелями, а затем поместить в гигантский «мешок для захвата астероида», который позволит аппарату контролировать и направлять его движения.

Как только астероид окажется там, где его хочет НАСА, астронавты полетят к нему на космическом корабле Орион, космическом корабле, который все еще находится в стадии разработки, а затем выйдут на его поверхность. Они извлекут образцы горных пород, которые будут возвращены на Землю для дальнейшего изучения [источник: Москваиц , НАСА ]. В конце концов захваченные астероиды могут стать источником ценных материалов, таких как никель, платина и палладий, или даже площадками для производства [источник: Манн ].

Примечание автора: как работает WISE

Я очарован идеей НАСА приземлиться на астероид отчасти потому, что когда я был ребенком, росшим в 1960-х, я до сих пор помню волнение, увидев версию комиксов Classics Illustrated из фантастического романа Жюля Верна 1877 года «Off on». Комета ". Однако в романе Верна космонавты не приземляются на комету. Вместо этого небесный объект под названием Галлия скользит по Земле и соскребает с земли недалеко от Гибралтара, при этом унося с собой несколько десятков людей в путешествие по Солнечной системе. Хотя эта предпосылка была интересна читателям XIX века, конечно, в реальной жизни такое столкновение могло вызвать глобальную катастрофу, подобную той, которая унесла жизни динозавров. Нам гораздо лучше следовать плану НАСА.

Статьи по Теме