Флагманские миссии NASA, также известные под названием Крупные стратегические научные миссии, являются самыми дорогостоящими и технологически продвинутыми проектами в области космических исследований в мире. К ним относят в числе прочих и космические обсерватории, в том числе всемирно известные «Хаббл» и «Джеймс Уэбб». И хотя оба телескопа еще трудятся на орбите (пусть дни «Хаббла» уже сочтены), NASA уже готовит им замену. Каким же будет новый космический телескоп?
Флагманские миссии
Они охватывают все четыре дивизиона Научного управления NASA: астрофизику, науки о Земле, гелиофизику и планетологию. Слово «флагманские» обозначает не только их крайне высокую научную ценность, так как они помогают ответить на самые сложные и важные вопросы о нашей Вселенной и месте человечества в ней, но и огромный бюджет. Финансирование обычно намного превышает 1 миллиард долларов для астрофизических и планетологических миссий и 500 миллионов долларов для миссий по изучению Земли и гелиофизики.
Среди знаковых флагманских миссий можно выделить миссию «Викинг», в рамках которой в 1975 году на Марс отправились два космических аппарата для исследования поверхности и поиска жизни. «Вояджеры», запущенные в 1977 году, до сих пор передают данные о внешних пределах Солнечной системы. Миссия «Галилео» исследовала Юпитер и его спутники, а «Кассини» изучила Сатурн и его луны. Прямо сейчас зонд Europa Clipper летит сквозь космос, чтобы исследовать спутник Юпитера Европу и определить, есть ли там условия для жизни.
Каждая флагманская миссия уникальна и разрабатывается индивидуально, вне зависимости от других запусков и без ограничения бюджета. Задание на разработку направляется конкретному учреждению — обычно это какой-то из исследовательских центров NASA или Лаборатория реактивного движения. Эти миссии всегда относятся к классу A, что означает высокий приоритет и очень низкий риск.
В будущем планируются такие миссии, как возвращение образцов с Марса совместно с ESA, а также миссии к Урану и одному из крупнейших спутников Сатурна Энцеладу. Последние передадут новые данные о внешних планетах и возможности существования жизни за пределами Земли.
Прекрасные телескопы будущего
В 2016 году NASA начало рассматривать четыре различных проекта космического телескопа в качестве следующего флагмана. Один из них придет на смену уже работающему на орбите «Джеймсу Уэббу» и находящемуся сейчас в разработке «Нэнси Грейс Роман». В качестве претендентов предлагались Habitable Exoplanet Observatory (HabEx), Large Ultraviolet Optical Infrared Surveyor (LUVOIR), Origins Space Telescope и Lynx X-ray Surveyor. В 2019 году четыре команды передали свои окончательные отчеты Национальной академии наук, чей независимый комитет дает NASA рекомендации о том, какая из планируемых миссий должна иметь наивысший приоритет.
LUVOIR планировался как многофункциональная обсерватория, способная проводить наблюдения в широком диапазоне длин волн, от ультрафиолетового до инфракрасного. Основные цели LUVOIR включали бы изучение процессов реионизации в ранней Вселенной, формирования и эволюции галактик, звезд и планет, а также дистанционное зондирование Солнечной системы. HabEx сфокусировался бы на получении прямых изображений планетарных систем вокруг звезд, похожих на Солнце, и особенно на поиске признаков жизни на экзопланетах, похожих на Землю, путем определения их атмосферного состава. Оба эти проекта независимые эксперты в 2020 году определили как приоритетные направления для будущих космических миссий. Причина в том, что эти миссии могут сыграть ключевую роль в поиске ответов на вопросы о наличии жизни во Вселенной и условиях обитаемости планет, а также расширить наше понимание процессов, происходящих в окружающем мире.
В 2021 году Национальная академия наук опубликовала свои окончательные рекомендации в так называемом «Обзоре десятилетия». Она рекомендовала управлению рассмотреть новый 6-метровый телескоп, сочетающий элементы дизайна LUVOIR и HabEx. Новый телескоп будет называться Habitable Worlds Observatory (HWO). Предварительная дата запуска назначена на 2040 год, а бюджет оценивается в 11 миллиардов долларов.
Поиск странных новых миров
HWO станет новым шагом в поиске жизни за пределами Земли. Эта обсерватория станет первым телескопом, специально разработанным для поиска признаков жизни на экзопланетах.
Основная цель миссии — идентификация и прямая съемка как минимум 25 потенциально обитаемых миров. Телескоп будет использовать спектроскопию для поиска химических биосигнатур в атмосферах этих планет, включая кислород и метан, которые по современным представлениям могут служить явными доказательствами наличия жизни. Благодаря высокой чувствительности приборов и высокому разрешению снимков HWO также изучит эволюцию галактик и других космических структур.
В 2023 году NASA запустило Программу создания великой обсерватории (GOMAP), чтобы объединить государственные структуры, промышленные предприятия и академические круги для разработки технологий, необходимых для HWO. GOMAP стремится использовать наработки предыдущих миссий NASA для упрощения разработки концепции HWO и снижения рисков перерасхода средств и срыва графиков для будущего телескопа. Руководить деятельностью GOMAP для HWO буду две команды: команда по проверке науки, технологий и архитектуры (START) и группа технической оценки (TAG). START оценит научные цели HWO и определит необходимые характеристики обсерватории и инструменты для их достижения. TAG же изучит варианты архитектуры для HWO, определит и оценит дизайн миссии и технологии, необходимые для реализации этих вариантов, а также оценит риски, связанные с этими вариантами.
HWO будет очень большим аппаратом, который нужно будет доставить в точку Лагранжа L2. Так что для запуска потребуется сверхтяжелая ракета-носитель. Команда разработчиков надеется на успех таких больших ракет-носителей, как Starship от SpaceX, New Glenn от Blue Origin или SLS из-за их критической важности для миссии. Планируется, что HWO получит складывающееся зеркало размером 6–8 метров. Поэтому ему понадобится ракета-носитель, которая сможет выводить на орбиту вдвое больший вес, чем все ныне существующие. Разработчики надеются, что к моменту запуска HWO в 2040 годах, такой носитель будет создан.