СМИ о нас

Российские учёные Астрокосмического центра ФИАН предложили построить телескоп на Луне, который бы работал в субтерагерцовом диапазоне электромагнитных волн. Такая установка позволит изучить движение материи у горизонта событий чёрных дыр и получить детальные снимки их окрестностей, пишет ТАСС.

Такую идею выдвинули российские астрономы под руководством главы Астрокосмического центра ФИАН Сергея Лихачёва в рамках всестороннего изучения дальнейших перспектив развития субтерагерцовой астрономии в России. В рамках этого изучения исслежователи используют волны с частотой в сотни гигагерц и выше для наблюдения за самыми далёкими объектами во Вселенной, в том числе сверхмассивными чёрными дырами.

По мнению астрономов, лунная антенная решётка, работающая совместно с наземной сетью телескопов, позволила бы получить изображения теней чёрных дыр с в 30 раз бóльшим разрешением, чем это сделал телескоп ETH. Кроме того, лунная обсерватория сможет исследовать раннюю Вселенную через наблюдения спектральных искажений реликтового излучения и изучать некоторые проблемы звёздообразования.

Исследователи предлагают разработать набор из шести антенн диаметром в 8 м, которые будут способны улавливать субтерагерцовое излучение. Эти антенны предлагается поставить на горе Маяк в Дагестане или на пике Хулугайша в Саянах. Схожий набор антенн в таком случае должны установить на поверхности земного спутника в постоянно затенённом кратере или в приполярных регионах спутника Земли.

Астрономы говорят, что эту лунную обсерваторию можно будет объединить в виртуальную антенну вместе с их наземными аналогами и космическими телескопами. Такой подход позволит исследователям проследить за движением материи в самых ближайших окрестностях сверхмассивных чёрных дыр, в том числе у чёрной дыры Sgr A*, расположенной в центре Млечного Пути, надеются учёные.

https://habr.com/ru/news/804893/

Астрокосмический центр Физического института имени П. Н. Лебедева (ФИАН) хочет объединить телескоп субтерагерцевого диапазона в приполярных областях Луны с наземным. За счет этого можно получить часть возможностей телескопа диаметром в 400 тысяч километров. Несмотря на кажущуюся здравость, у предложения есть серьезные слабые места.

Проекты лунных телескопов выдвигались и ранее, но вот дождаться их реализации будет не очень просто / © Wikimedia Commons

Субтерагерцевым называют диапазон с длинами волн миллиметровой и субмиллиметровой длины (100-1000 гигагерц). В астрономии он считается крайне перспективным: в космосе веществ, поглощающих в этой части спектра, довольно мало, поэтому сигналы в нем распространяются по Вселенной в среднем заметно лучше. Даже с Земли удается получить неплохие данные: скажем, Телескоп горизонта событий смог получить изображения окрестностей черных дыр в центре нашей Галактики и в галактике M87. Проблема в том, что земная атмосфера поглощает такие волны довольно сильно.

Неудивительно, что Астрокосмический центр ФИАН активно работает над созданием космической обсерватории «Миллиметрон» («Спектр-М») 10-метрового диаметра. Ее планируют разместить в космосе, на расстоянии примерно 1,5 миллиона километров от Земли. За счет взаимодействия с наземными обсерваториями космическая обсерватория сможет дать эффект «виртуального телескопа» с диаметром 1,5 миллиона километров.

Однако при планировании «Миллиметрона» были приняты неверные решения: как и для российской космонавтики в целом, предполагалась максимально активная кооперация с другими странами. Систему для охлаждения телескопа до минус 250 с лишним градусов собирались импортировать, как и гетеродинный блок. Но, как и следовало ожидать, иностранные партнеры от участия отказались (кроме Китая, который сам не может сделать наиболее сложные блоки), поэтому в 2022 году было принято решение изготовить наиболее сложные блоки своими силами.

Хотя этому нельзя не порадоваться, ясно, что так запуск «Миллиметрона» задержится на несколько лет. Кроме того, на сегодня все еще не ясно, получится ли у российских исполнителей сделать систему охлаждения до минус 250 градусов (в идеале даже ниже) для космических условий, или придется ограничиться минус 220 градусами и, соответственно, меньшей чувствительностью телескопа.

«Миллиметрон» с его десятиметровым зеркалом, мощной системой затенения, бортового электропитания и охлаждения должен стать крупнейшим космическим телескопом в истории. Под стать амбициозности проекта и сложности с его техническим исполнением / © Wikimedia Commons

В новой работе в журнале Cosmic Research ученые из Астрокосмического центра ФИАН рассмотрели несколько альтернативных концепций обсерваторий субтерагерцевого диапазона. О работе также сообщает сайт ФИАН. Помимо космического компонента класса «Миллиметрон», они изучают варианты наземной субтерагерцевой антенной решетки, то есть массива из малого диаметра. Другой вариант — телескоп на поверхности Луны.

Прототип решетки для отработки ключевых технологий будет состоять из трех-шести антенн диаметром от трех до пяти метров. Исходно его установят и протестируют в Пущинской радиоастрономической обсерватории. По завершении испытаний ученые предполагают создать на основе этого прототипа полноценную обсерваторию субтерагерцевого диапазона. В ее состав должны включить шесть полноповоротных антенн диаметром до восьми метров каждая и с качеством поверхности антенн приблизительно 40 микрон. Угловое разрешение получившегося инструмента достигнет 0,59’’ угловых секунд. Разместить антенную решетку планируют либо на локальном плато на горе Маяк в Дагестане (2352 метра), либо на пике Хулугайша в Саянах (3015 метров).

Но есть среди рассмотренных вариантов и куда более амбициозный: размещение сходного с наземным телескопа внутри одного из лунных кратеров приполярной вечной тени. Так называют кратеры на Луне, куда никогда не заглядывает солнце. На Земле или Марсе с Венерой таких мест нет, поскольку у них существенный наклон оси вращения (цикл «зима — лето»). Но у Луны наклон оси вращения радикально меньше, и примерно 300 кратеров там всегда затенены.

Ученые из Астрокосмического центра отметили, что нагрузка на системы охлаждения — пока что ахиллесову пяту российского «Миллиметрона» — в кратере вечной тьмы будет минимальной. Оценочно температура там в районе минус 220 градусов даже без дополнительного охлаждения. Есть надежда, что в подобных условиях даже умеренно продвинутые системы охлаждения смогут дать минус 250 градусов, необходимые для высокой чувствительности системы.

По словам авторов исследования, такая лунная антенная решетка, работая в паре с наземной сетью телескопов того же диапазона, позволит увидеть тени черных дыр с разрешением до 30 раз выше, чем у Телескопа горизонта событий. Это, разумеется, существенно продвинет понимание физики сверхмассивных черных дыр (и серьезно поможет в решении других астрономических вопросов).

В одних сценариях телескопы субтерагецевого диапазона в лунном кратере будут стационарны. в другом — подвижны. Как обеспечивать многолетнюю подвижность в условиях лунный пыли, правда, пока не вполне ясно / © ФИАН

Такой сценарий выглядит довольно здраво, но лишь если не учитывать ряд практических сложностей. Ключевая из них — лунный реголит. По опыту экспедиций программы «Аполлон» известно, что он быстро налипает на любые техногенные конструкции на Луне и очень плохо счищается. Пыль на чувствительных системах типа телескопов — огромная проблема, способная катастрофически уронить качество получаемых ими данных. Да, как уже писал Naked Science, приполярные области сложены вечной мерзлотой, что может снижать объем лунной пыли в кратерах вечной тьмы. Но насколько именно — на сегодня решительно неизвестно.

Вторая существенная проблема заключается в том, что в таком варианте проект из одного, пусть и непростого, космического аппарата превратится в набор из нескольких отдельно стоящих на Луне антенн. Им потребуется и более мощный источник энергоснабжения, а также передающий кабель от модуля с солнечными батареями вне кратера вечной тьмы до самого кратера. Такое нельзя будет реализовать без, по сути, альпинистских работ в лунных условиях. Учитывая, что скафандры для естественного спутника Земли весят больше центнера, подобные операции в них могут быть нереалистичны (до первых пилотируемых экспедиций в такие зоны это точно не узнать). Тем более такое недоступно роботам.

Авторы работы предложили вариант размещения радиотелескопов вне кратеров — в зонах, освещаемых солнцем, хотя и у полюсов. Однако в таком случае реализация охлаждения станет весьма проблематичной: за двухнедельные лунные сутки даже у полюсов открыто расположенные телескопы серьезно нагреет. Чем это лучше намного более компактного и менее материалоемкого «Миллиметрона» — неясно.

Идея построить телескопы на Луне не нова. Проблемой остается то, что доставлять туда оборудование намного дороже, чем в точку Лагранжа в 1,5 миллионах километрах от Земли, а обеспечивать ее корректную работу намного сложнее. Пыль и существенные перепады температур для освещенных зон и пыль плюс проблемы с энергоснабжением для вечно темных зон все еще остаются проблемами, пути решения которых неясны / © Wikimedia Commons

Наконец, вопросы вызывают и сроки реализации мегателескопа на Селене. У России на сегодня нет небумажных работ по лунной сверхтяжелой ракете. То есть ранее 2030-х пилотируемые полеты на Луну у нас не случатся (а без людей реализовать столь сложные конструкции вне Земли невозможно). К тому времени «Миллиметрон» явно будет радикально ближе к технической реализации, чем циклопический проект строительства Лунной антенной решетки. Возможно, понимая это, авторы статьи рассматривают и вариант с группой чисто космических телескопов — функциональных аналогов «Миллиметрона».

https://naked-science.ru/article/cosmonautics/na-lune-teleskop

Российские ученые из Астрокосмического центра Физического института им. П.Н. Лебедева РАН предложили построить на поверхности Луны телескоп, который помогал бы ученым изучать черные дыры. Ожидается, что он сможет делать детализированные снимки их окрестностей и детально изучать движение материи у горизонта событий. Об этом сообщает пресс-служба Астрокосмического центра ФИАН.

Фото: Астрокосмический центр Физического института им. П. Н. Лебедева РАН
Лунная антенная решетка, работая совместно с наземной сетью телескопов, позволит «рассмотреть» тени черных дыр с улучшенным расширением

Согласно концепту астрономов, лунная антенная решетка будет работать совместно с наземной сетью телескопов. Один набор антенн будет установлен в одном из постоянно затененных кратеров Луны или ее приполярных регионах. В свою очередь, конструкции на Земле будут способны улавливать субтерагерцовое излучение и могут быть установлены на горе Маяк в Дагестане или на пике Хулугайша в Саянах. Данная система, по словам ученых, позволит рассмотреть тени черных дыр с разрешением до 30 раз лучше, чем это сделал телескоп горизонта событий (ЕHT).

«Это приведет к прорыву в изучении физики сверхмассивных черных дыр. Также лунная обсерватория будет исследовать раннюю Вселенную через наблюдения спектральных искажений реликтового излучения и изучать некоторые проблемы звездообразования», — считают авторы работы.

Также отмечается, что сейчас в России фактически нет телескопов, которые смогут выполнять наблюдения на частотах выше 100 ГГц. Разработанные учеными наземные и лунные субтерагерцовые телескопы могли бы решить данную проблему и восполнить недостаток мощностей.

Незадолго до этого международная группа астрономов обнаружила 49 новых галактик всего за 2,3 часа наблюдений. Примечательно, что первичной задачей ученых был поиск нейтрального водорода — открытие имело абсолютно случайный характер. Ученые не исключают, что все галактики могут быть частью некой «супергруппы».

https://www.rbc.ru/life/news/660add4b9a7947e6621c1c95

В ФИАН отметили, что лунная обсерватория позволит наблюдать сверхмассивные черные дыры

Российские ученые предложили создать несколько телескопов нового поколения и один из них установить на поверхности Луны.

©Shutterstock/Fotodom

https://profile.ru/news/scitech/rossijskie-uchenye-predlozhili-postroit-teleskop-na-lune-1471952/

Российские астрономы предложили построить телескоп на поверхности Луны, который бы работал в субтерагерцовом диапазоне электромагнитных волн. Подобная установка позволит ученым получить детальные снимки окрестностей черных дыр и впервые детально изучить движение материи у горизонта событий. Об этом сообщила пресс-служба Астрокосмического центра ФИАН (РФ), пишет ТАСС.

«Лунная антенная решетка, работая совместно с наземной сетью телескопов, позволит рассмотреть тени черных дыр с разрешением до 30 раз лучше, чем это сделал телескоп EHT. Это приведет к прорыву в изучении физики сверхмассивных черных дыр. Также лунная обсерватория будет исследовать раннюю Вселенную через наблюдения спектральных искажений реликтового излучения и изучать некоторые проблемы звездообразования», – говорится в сообщении.

Идею выдвинула группа российских астрономов под руководством главы Астрокосмического центра ФИАН Сергея Лихачева в рамках всестороннего изучения дальнейших перспектив развития субтерагерцовой астрономии в России. В ее рамках астрономы используют электромагнитные волны с частотой в сотни гигагерц и выше для наблюдений за самыми далекими и необычными объектами Вселенной, в том числе за сверхмассивными черными дырами, их выбросами, первыми галактиками мироздания и прочими небесными телами.

В последние годы астрономы из РФ и других стран активно предлагают начать размещать телескопы и обсерватории не только в космосе, но и на поверхности Луны. Их постройка позволит обойти ограничения, накладываемые земной атмосферой, а также защитить телескопы от антропогенных световых и электромагнитных помех. В частности, в апреле 2021 года научный руководитель Института космических исследований Российской академии наук Лев Зеленый предложил разместить на поверхности Луны специальный телескоп, нацеленный на поиски источников космических лучей высоких энергий – заряженных частиц, движущихся с околосветовой скоростью.

https://www.sb.by/articles/rossiyskie-uchenye-predlozhili-postroit-teleskop-na-lune-dlya-izucheniya-chernykh-dyr.html

Сотрудники Астрокосмического центра Физического института им. П.Н. Лебедева РАН разрабатывают сразу несколько концепций субтерагерцовых (частоты от 100 ГГц и выше) обсерваторий нового поколения. В их числе планируется создать компактную наземную антенную решётку, космический интерферометр, а также телескоп, расположенный на поверхности Луны. Наземные антенные решетки смогут работать совместно с наземными телескопами, а также с космической обсерваторией «Миллиметрон» в режиме интерферометра со сверхдлинной базой. Подробнее о новых обсерваториях можно прочесть в журнале «Космические исследования» (Cosmic Research).

Последнее десятилетие ознаменовалось значительными успехами в изучении Вселенной в субтерагерцовом, то есть в миллиметровом и субмиллиметровом диапазоне спектра (частоты от 100 до 1000 ГГц). Во многом этому способствовали успехи космических миссий Herschel и James Webb Telescope. Но большой успех сопутствовал и наземным проектам, таким как телескоп IRAM, интерферометр NOEMA и антенная решетка ALMA. Важным результатом наземных наблюдений стало получение Телескопом Горизонта Событий (Event Horizon Telescope или EHT) изображений сверхмассивных черных дыр в центре нашей Галактики и в галактике M87.

Наблюдения в субтерагерцовой части спектра затрагивают наиболее актуальные вопросы современной астрофизики. Это эволюция ранней Вселенной, процессы образования звезд и планет, поиск и изучение сложных органических соединений в межзвёздной среде и молодых звёздных системах, а также исследование компактных сверхмассивных объектов. Дело в том, что межзвёздная среда более прозрачна на субтерагерцовых частотах по сравнению с радио или инфракрасным диапазонами. Это даёт уникальную возможность непосредственно наблюдать сверхмассивные чёрные дыры в активных ядрах галактик и исследовать поведение вещества в столь экстремальных условиях. Другой нерешённый вопрос связан с формированием «строительных блоков», из которых образовались на нашей планете первые молекулы-репликаторы. Существует предположение, что они появились ещё на этапе формирования планеты или даже звёздной системы. Причём в количестве, достаточном для детектирования будущими обсерваториями. Отдельная задача связана с изучением ранней Вселенной и поиском искажений в спектре реликтового излучения.

В ближайшем будущем планируется создание новых обсерваторий субтерагерцового диапазона. Будет развиваться уже существующая наземная сеть телескопов-интерферометров со сверхдлинными базами (РСДБ), к ней добавят новые инструменты. Однако на высоких частотах возможности наземных обсерваторий существенно ограничены атмосферой Земли. Ещё одна проблема состоит в том, что на обширных пространствах северо-востока Евразии нет обсерваторий субтерагерцового диапазона. Это белое пятно на карте покрытия наземной сети телескопов негативно влияет на качество их наблюдений. Также прорабатываются новые концепции космических обсерваторий и интерферометров. Например, SMVA (Space Millimeter VLBI Array), EHI (Event Horizon Imager), THEZA (TeraHertz Exploration and Zooming-in for Astrophysics) и CAPELLA. Но полноценные наблюдения в субтерагерцовом диапазоне возможны только при развитии одновременно и наземных, и космических обсерваторий.

На сегодняшний день в Российской Федерации практически нет телескопов, способных выполнять наблюдения на частотах выше 100 ГГц. В свою очередь, Астрокосмический центр Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (АКЦ ФИАН) активно работает над созданием космической обсерватории «Миллиметрон» (Спектр-М). В новой работе специалисты из АКЦ ФИАН рассмотрели несколько концепций обсерваторий субтерагерцового диапазона. Ими стали проекты субтерагерцовой наземной антенной решетки (массив антенн малого диаметра), космического интерферометра и телескопа, расположенного на поверхности Луны.

Наземная антенная решётка

Прототип решётки для отработки ключевых технологий будет состоять из нескольких антенн (3–6 антенн) диаметром от трёх до пяти метров. В начале его планируют установить в Пущинской радиоастрономической обсерватории (ПРАО), где есть все условия для тестирования системы. После завершения испытаний учёные предполагают создать на базе прототипа антенны и несущей платформы полноценную обсерваторию субтерагерцового диапазона. Она будет состоять из шести полноповоротных антенн диаметром до 8 метров и качеством поверхности антенн порядка 40 микрон. Причём начать наблюдения можно будет уже при наличии трёх антенн. Угловое разрешение получившегося инструмента достигнет 0,59'' угловых секунд. Разместить антенную решётку планируют либо на локальном плато на горе Маяк в Дагестане (высота над уровнем моря 2352 м), либо на пике Хулугайша в Саянах (высота над уровнем моря 3015 м).

Наземная антенная решётка

Обсерватория на Луне

С научной точки зрения крайне перспективными будут лунные телескопы, работающие в недоступных на поверхности Земли диапазонах электромагнитного спектра. Это низкочастотный (частота ниже <10 МГц, метровые волны) и высокочастотный (> 100 ГГц, включая дальний инфракрасный диапазон). В первом случае наблюдениям с Земли мешают ограничения ионосферы и техногенный шум радиоэфира, во втором ограничения связаны с поглощением и флуктуациями излучения при прохождении атмосферы. На поверхности Луны эти проблемы отсутствуют. Но научные задачи для высокочастотного диапазона более приоритетные. АКЦ ФИАН проработал сразу несколько вариантов радиоинтерферометрической антенной решётки, в зависимости от места размещения обсерватории на Луне.

Первый вариант предполагает размещение всего комплекса антенных решёток внутри тёмного кратера, в который не проникают лучи Солнца. Это снизило бы нагрузку на криосистемы научных приборов, но усложнило бы их энергообеспечение. Решением этой проблемы может стать специальный служебный модуль, который совершит посадку в зону, освещаемую Солнцем. Помимо генерации и передачи электроэнергии для антенных модулей в кратере он мог бы осуществлять обмен научными и служебными данными между обсерваторией и Землёй (возможно, через окололунный орбитальный ретранслятор).

Другой вариант — строительство наблюдательного комплекса в приполярной зоне на освещаемом Солнцем участке. Это снимает проблему энергообеспечения антенн и делает их более автономными. Причём отдельные элементы антенной решётки могут быть как стационарными, так и передвижными конструкциями. Перемещающиеся по поверхности антенны могли бы занять на поверхности Луны оптимальную для наблюдений локацию. Правда, это может создавать технические трудности в виду больших габаритов аппаратов.

Лунная антенная решетка, работая совместно с наземной сетью телескопов, позволит «рассмотреть» тени черных дыр с разрешением до 30 раз лучше, чем это сделал Телескоп горизонта событий. Это приведёт к прорыву в изучении физики сверхмассивных чёрных дыр. Также лунная обсерватория будет исследовать раннюю Вселенную через наблюдения спектральных искажений реликтового излучения и изучать некоторые проблемы звёздообразования.

Обсерватория на Луне

Космический интерферометр

Третье перспективное направление, которое может использовать опыт создания универсальной антенной решетки, это космический интерферометр (интерферометр «космос–космос»). Астрокосмический центр Физического института им. П.Н. Лебедева Российской академии наук накопил огромный опыт в процессе работы над проектами обсерваторий «Радиоастрон» и «Миллиметрон». Поэтому новый космический интерферометр может иметь проекции баз до 1.5 миллионов километров и более. Это позволит достичь предельно высокого углового разрешения, необходимого для исследования сверхкомпактных астрономических объектов, например, черных дыр, внегалактических мазерных источников и нейтронных звезд. Космический интерферометр, в отличие от антенной решётки, расположенной на поверхности Луны, сможет вести наблюдения близких окрестностей сверхмассивных чёрных дыр в динамике. Это позволит наблюдать движение вещества в экстремальных условиях в непосредственной близости от горизонта событий. Подобные наблюдения возможны в так называемом режиме «мгновенного снимка» (snapshot), когда за счёт удачной конфигурации орбит космических телескопов удаётся восстановить относительно качественное изображение источника за кратчайшее время.

Наиболее подходящие и ближайшие объекты для подобных исследований — это Sgr A* или М87.

Космический интерферометр

Источник: отдел по связям с общественностью ФИАН.

https://new.ras.ru/activities/news/razrabotka-kontseptsiy-subteragertsovykh-observatoriy-novogo-pokoleniya/

Как отмечают исследователи, сейчас в России фактически нет телескопов, способных выполнять наблюдения на частотах выше 100 ГГц

https://nauka.tass.ru/nauka/20411039

Учёные из Астрокосмического центра Физического института им. П.Н. Лебедева РАН разрабатывают сразу несколько концепций субтерагерцовых (частоты от 100 ГГц и выше) обсерваторий нового поколения. В их числе планируется создать компактную наземную антенную решётку, космический интерферометр, а также телескоп, расположенный на поверхности Луны. Наземные антенные решетки смогут работать совместно с наземными телескопами, а также с космической обсерваторией «Миллиметрон» в режиме интерферометра со сверхдлинной базой. Подробнее о новых обсерваториях можно прочесть в журнале «Космические исследования» (Cosmic Research).

Наземная антенная решётка

Последнее десятилетие ознаменовалось значительными успехами в изучении Вселенной в субтерагерцовом, то есть в миллиметровом и субмиллиметровом диапазоне спектра (частоты от 100 до 1000 ГГц). Во многом этому способствовали успехи космических миссий Herschel и James Webb Telescope. Но большой успех сопутствовал и наземным проектам, таким как телескоп IRAM, интерферометр NOEMA и антенная решетка ALMA. Важным результатом наземных наблюдений стало получение Телескопом горизонта событий (Event Horizon Telescope или EHT) изображений сверхмассивных черных дыр в центре нашей Галактики и в галактике M87.

Наблюдения в субтерагерцовой части спектра затрагивают наиболее актуальные вопросы современной астрофизики. Это эволюция ранней Вселенной, процессы образования звезд и планет, поиск и изучение сложных органических соединений в межзвёздной среде и молодых звёздных системах, а также исследование компактных сверхмассивных объектов. Дело в том, что межзвёздная среда более прозрачна на субтерагерцовых частотах по сравнению с радио- или инфракрасным диапазонами. Это даёт уникальную возможность непосредственно наблюдать сверхмассивные чёрные дыры в активных ядрах галактик и исследовать поведение вещества в столь экстремальных условиях. Другой нерешённый вопрос связан с формированием «строительных блоков», из которых образовались на нашей планете первые молекулы-репликаторы. Существует предположение, что они появились ещё на этапе формирования планеты или даже звёздной системы. Причём в количестве, достаточном для детектирования будущими обсерваториями. Отдельная задача связана с изучением ранней Вселенной и поиском искажений в спектре реликтового излучения.

В ближайшем будущем планируется создание новых обсерваторий субтерагерцового диапазона. Будет развиваться уже существующая наземная сеть телескопов-интерферометров со сверхдлинными базами (РСДБ), к ней добавят новые инструменты. Однако на высоких частотах возможности наземных обсерваторий существенно ограничены атмосферой Земли. Ещё одна проблема состоит в том, что на обширных пространствах северо-востока Евразии нет обсерваторий субтерагерцового диапазона. Это белое пятно на карте покрытия наземной сети телескопов негативно влияет на качество их наблюдений. Также прорабатываются новые концепции космических обсерваторий и интерферометров. Например, SMVA (Space Millimeter VLBI Array), EHI (Event Horizon Imager), THEZA (TeraHertz Exploration and Zooming-in for Astrophysics) и CAPELLA. Но полноценные наблюдения в субтерагерцовом диапазоне возможны только при развитии одновременно и наземных, и космических обсерваторий.

На сегодняшний день в Российской Федерации практически нет телескопов, способных выполнять наблюдения на частотах выше 100 ГГц. В свою очередь, Астрокосмический центр Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (АКЦ ФИАН) активно работает над созданием космической обсерватории «Миллиметрон» (Спектр-М). В новой работе специалисты из АКЦ ФИАН рассмотрели несколько концепций обсерваторий субтерагерцового диапазона. Ими стали проекты субтерагерцовой наземной антенной решетки (массив антенн малого диаметра), космического интерферометра и телескопа, расположенного на поверхности Луны.

Наземная антенная решётка

Прототип решетки для отработки ключевых технологий будет состоять из нескольких антенн (3–6 антенн) диаметром от трёх до пяти метров. В начале его планируют установить в Пущинской радиоастрономической обсерватории (ПРАО), где есть все условия для тестирования системы. После завершения испытаний учёные предполагают создать на базе прототипа антенны и несущей платформы полноценную обсерваторию субтерагерцового диапазона. Она будет состоять из шести полноповоротных антенн диаметром до 8 метров и качеством поверхности антенн порядка 40 микрон. Причём начать наблюдения можно будет уже при наличии трёх антенн. Угловое разрешение получившегося инструмента достигнет 0.59'' угловых секунд. Разместить антенную решётку планируют либо на локальном плато на горе Маяк в Дагестане (высота над уровнем моря 2352 м), либо на пике Хулугайша в Саянах (высота над уровнем моря 3015 м).

Обсерватория на Луне

Обсерватория на Луне

С научной точки зрения, крайне перспективными будут лунные телескопы, работающие в недоступных на поверхности Земли диапазонах электромагнитного спектра. Это низкочастотный (частота ниже <10 МГц, метровые волны) и высокочастотный (> 100 ГГц, включая дальний инфракрасный диапазон). В первом случае наблюдениям с Земли мешают ограничения ионосферы и техногенный шум радиоэфира, во втором ограничения связаны с поглощением и флуктуациями излучения при прохождении атмосферы. На поверхности Луны эти проблемы отсутствуют. Но научные задачи для высокочастотного диапазона более приоритетные. АКЦ ФИАН проработал сразу несколько вариантов радиоинтерферометрической антенной решётки в зависимости от места размещения обсерватории на Луне.

Первый вариант предполагает размещение всего комплекса антенных решёток внутри тёмного кратера, в который не проникают лучи Солнца. Это снизило бы нагрузку на криосистемы научных приборов, но усложнило бы их энергообеспечение. Решением этой проблемы может стать специальный служебный модуль, который совершит посадку в зону, освещаемую Солнцем. Помимо генерации и передачи электроэнергии для антенных модулей в кратере он мог бы осуществлять обмен научными и служебными данными между обсерваторией и Землёй (возможно, через окололунный орбитальный ретранслятор).

Другой вариант – это строительство наблюдательного комплекса в приполярной зоне на освещаемом Солнцем участке. Это снимает проблему энергообеспечения антенн и делает их более автономными. Причём отдельные элементы антенной решётки могут быть как стационарными, так и передвижными конструкциями. Перемещающиеся по поверхности антенны могли бы занять на поверхности Луны оптимальную для наблюдений локацию. Правда, это может создавать технические трудности ввиду больших габаритов аппаратов.

Лунная антенная решетка, работая совместно с наземной сетью телескопов, позволит «рассмотреть» тени черных дыр с разрешением до 30 раз лучше, чем это сделал Телескоп горизонта событий. Это приведет к прорыву в изучении физики сверхмассивных черных дыр. Также лунная обсерватория будет исследовать раннюю Вселенную через наблюдения спектральных искажений реликтового излучения и изучать некоторые проблемы звёздообразования.

Космический интерферометр

Космический интерферометр

Третье перспективное направление, которое может использовать опыт создания универсальной антенной решетки, это космический интерферометр (интерферометр «космос–космос»). Астрокосмический центр Физического института им. П.Н. Лебедева Российской академии наук накопил огромный опыт в процессе работы над проектами обсерваторий «Радиоастрон» и «Миллиметрон». Поэтому новый космический интерферометр может иметь проекции баз до 1.5 миллионов километров и более. Это позволит достичь предельно высокого углового разрешения, необходимого для исследования сверхкомпактных астрономических объектов, например, черных дыр, внегалактических мазерных источников и нейтронных звезд. Космический интерферометр, в отличие от антенной решётки, расположенной на поверхности Луны, сможет вести наблюдения близких окрестностей сверхмассивных чёрных дыр в динамике. Это позволит наблюдать движение вещества в экстремальных условиях в непосредственной близости от горизонта событий. Подобные наблюдения возможны в так называемом режиме «мгновенного снимка» (snapshot), когда за счёт удачной конфигурации орбит космических телескопов удаётся восстановить относительно качественное изображение источника за кратчайшее время. Наиболее подходящие и ближайшие объекты для подобных исследований – это Sgr A* или М87.

Источник информации и фото: отдел по связям с общественностью ФИАН​

https://scientificrussia.ru/articles/rossijskie-ucenye-planiruut-sozdat-samye-zorkie-teleskopy-odin-iz-nih-budet-raspolozen-na-lune

https://www.kommersant.ru/doc/6729907

Директор Физического института им. П.Н. Лебедева РАН член-корреспондент РАН Николай Николаевич Колачевский прокомментировал повестку Общего собрания РАН, которое прошло в Москве 28 мая.

«То, что волнует научное сообщество сегодня, ― это планы по приоритизации государственных заданий. Это, пожалуй, самый острый, важный и непростой вопрос. Глава РАН Геннадий Яковлевич Красников озвучил его в своем докладе. Это также входило в его предвыборную кампанию. <…> Роль академических советов в вопросе приоритизации госзаданий существенна. Это то, что нас, представителей академических институтов, касается больше всего: как будем выстраивать свою работу в ближайшие годы».

https://scientificrussia.ru/articles/clen-korr-ran-nikolaj-kolacevskij-prioritizacia-goszadanij-neprostoj-vopros