35 лет со дня запуска «Хаббла», который приближается к завершению своей миссии

24 апреля 1990 года в 15:33 (МСК) с космодрома Кеннеди стартовал шаттл «Дискавери» с одним из самых долгожданных и значимых полезных грузов в истории освоения космоса — космическим телескопом «Хаббл». Созданный в результате сотрудничества НАСА и ЕКА, «Хаббл» в то время представлял собой один из самых амбициозных технологических и научных проектов. Его целью было преодолеть ограничения, связанные с наблюдением с земли, и предложить вид, свободный от искажений, вносимых земной атмосферой. И то, что последовало за этим, навсегда изменило астрономию.

Сегодня, спустя 35 лет после запуска, «Хаббл» значительно превзошел первоначальные ожидания. Предполагалось, что он проработает 15 лет, но он проработал более чем в два раза дольше. В период с 1993 по 2009 год он прошел пять миссий по техническому обслуживанию и модернизации, в ходе которых его постепенно оснащали новыми приборами. С его помощью были получены одни из самых знаковых изображений Вселенной. Он внес значительный вклад в революционное изменение наших представлений о космосе — от возраста Вселенной до ускоренного расширения, выявления и изучения внесолнечных планет.

Сегодня, к сожалению, конец миссии становится все ближе. Его приборы начинают показывать признаки времени, орбита постепенно сходит на нет, а из шести гироскопов активен только один. Без дальнейшего технического вмешательства, весьма, вероятно, что «Хаббл» прекратит свою работу к концу этого десятилетия. Как раз тогда, когда вся программа НАСА по изучению космоса находится на довольно критическом этапе.

Запуск одного из самых амбициозных космических проектов в истории

Задуманный еще в 1970-х годах и ставший результатом тесного сотрудничества между НАСА и ЕКА, «Хаббл» представлял собой беспрецедентный технологический и научный технологический скачок. Телескоп стоимостью около 1,5 миллиарда долларов на момент запуска предназначался для наблюдения за Вселенной над земной атмосферой, избегая искажений, которые ограничивают разрешение астрономических изображений с земли.

Хаббл был спроектирован как модульный и обслуживаемый на орбите, что позволило бы со временем модернизировать его с помощью новых технологий. Эта инновационная конструкция позволила осуществить пять сервисных миссий в период с 1993 по 2009 год, каждая из которых проходила на борту космического корабля «Спейс Шаттл». В ходе этих миссий астронавты, находящиеся во внекорабельной деятельности, заменили научные приборы, бортовые компьютеры, батареи и гироскопы, продлив срок службы телескопа намного больше, чем предполагалось изначально.

Технически «Хаббл» оснащен первичным зеркалом диаметром 2,4 метра, изготовленным из сверхлегкого стекла с низким тепловым расширением. Набор инструментов со временем включал камеры, спектрографы и детекторы, чувствительные к видимым, ультрафиолетовым и ближним инфракрасным длинам волн. Среди известных приборов — широкоугольная камера 3 (WFC3), установленная в 2009 году, и усовершенствованная камера для наблюдений (ACS), которые позволили проводить наблюдения с высоким разрешением за объектами, удаленными на миллиарды световых лет.

(Почти) 35 лет науки с «Хабблом»

За 35 лет работы космический телескоп «Хаббл» провел почти 1,7 миллиона наблюдений, проанализировав около 55 000 астрономических объектов. На основе этих данных было опубликовано более 22 тысяч рецензируемых научных статей с более чем 1,3 миллионами ссылок, что делает «Хаббл» одним из самых плодотворных инструментов в истории астрономии.

Архив его данных превышает 400 терабайт, представляя собой один из самых ценных ресурсов для современной астрофизики. Благодаря «Хабблу» астрономы могут наблюдать астрономические изменения в масштабах десятилетий, такие как сезонная изменчивость планет Солнечной системы, струи черных дыр, движущиеся со скоростью, близкой к скорости света, звездные вспышки, столкновения астероидов и расширение пузырей сверхновых.

Благодаря возможности наблюдать в ультрафиолетовом, видимом и ближнем инфракрасном диапазонах «Хаббл» создал детальные изображения далеких галактик, туманностей и внесолнечных планет, внеся значительный вклад в развитие космологии и астрофизики. Его наблюдения позволили более точно определить возраст Вселенной, который оценивается в 13,8 миллиарда лет. Кроме того, они предоставили доказательства ускоренного расширения Вселенной, что позволяет предположить существование темной энергии.

К завершению миссии

Сегодня «Хаббл» остается одной из самых востребованных обсерваторий в астрономическом сообществе, причем спрос на время наблюдений превышает предложение в шесть раз. Однако после 35 лет работы телескоп начал проявлять признаки старения.

В 2009 году, во время последнего технического обслуживания, были установлены шесть новых гироскопов, которые необходимы для точной ориентации телескопа. С течением времени три из них перестали работать, а в 2024 году четвертый начал выдавать ошибочные данные, что вынудило «Хаббл» перейти в безопасный режим. Чтобы обеспечить непрерывность наблюдений, НАСА приняло решение эксплуатировать телескоп только с одним гироскопом, а второй оставить в качестве резервного. Хотя такая конфигурация ограничивает гибкость и скорость наведения, «Хаббл» может продолжать проводить большинство научных наблюдений.

Еще одна проблема — сход с орбиты. Хаббл вращается на высоте около 540 км, но трение об атмосферу Земли, усиленное солнечной активностью, приводит к медленному, но неуклонному сходу с орбиты. Если не принять меры, телескоп может вновь войти в атмосферу между 2028 и 2040 годами. Для уменьшения этого риска во время сервисной миссии 2009 года был установлен механизм мягкого захвата, предназначенный для возможного контролируемого схода с орбиты в будущем.

В 2022 году НАСА и SpaceX подписали соглашение об изучении возможности миссии с капсулой Crew Dragon для поднятия орбиты Хаббла и продления срока его эксплуатации. Однако в 2024 году НАСА решило отказаться от этого варианта, посчитав, что риски перевешивают выгоды.

Несмотря на эти проблемы, НАСА рассчитывает, что «Хаббл» продолжит предоставлять ценные научные данные по крайней мере до конца этого десятилетия, работая в синергии с другими космическими обсерваториями, такими как космический телескоп имени Джеймса Уэбба.

Неопределенность научного будущего НАСА в космосе

Будущее космического телескопа «Хаббл» является частью более широкого контекста неопределенности для американской космической науки. Буквально за последние несколько недель администрация Трампа предложила резко сократить научный бюджет НАСА, уменьшив его с 7,5 миллиарда долларов до 3,9 миллиарда долларов на 2026 финансовый год, то есть на 47 процентов.

Такое сокращение бюджета поставит под угрозу несколько научных миссий, находящихся на поздних стадиях, в том числе космический телескоп имени Нэнси Грейс Роман, главный научный наследник «Хаббла». Запуск «Роман», запланированный на 2027 год, призван ответить на некоторые из самых глубоких вопросов современной астрофизики: от природы темной энергии до поиска внесолнечных планет методом гравитационного микролинзирования.

«Роман» оснащен первичным зеркалом диаметром 2,4 метра — таким же, как у «Хаббла», — но с полем зрения в 100 раз шире. Проект уже прошел несколько критических технических экспертиз (Key Decision Points) и в настоящее время находится на заключительной стадии интеграции и тестирования. Однако, несмотря на достигнутый прогресс, предлагаемые сокращения могут привести к значительному замедлению темпов развития, пересмотру научных целей или даже к отмене программы. Для миссии с такими стратегическими целями - и уже достигшей значительного прогресса — риск прекращения программы является тревожным знаком для будущего космической науки США и ставит под сомнение способность НАСА обеспечить научную преемственность между поколениями космических обсерваторий.