Компьютерра PDA N160 (18.02.2012-24.02.2012)

Дмитрий Вибе: Двойное назначение

Автор: Дмитрий Вибе

Опубликовано 24 февраля 2012 года

Баллистическую ракету, которая летит в твою сторону, хочется увидеть как можно раньше. Благодаря этому простому и понятному желанию уже многие десятилетия уверенно держатся на плаву различные реинкарнации противоракетной обороны. В восьмидесятые годы прошлого века такой реинкарнацией стала Стратегическая оборонная инициатива (СОИ), в задачу которой, среди прочего, входило обнаружение баллистических ракет на всех этапах полёта, в том числе на большом удалении от поверхности Земли.

В рамках СОИ в конце 1980-х годов исследовалась возможность наблюдения баллистической ракеты при помощи космического телескопа на той части траектории, когда двигатели уже выключены и увидеть можно лишь собственное тепловое излучение ракеты, приходящееся на ближний инфракрасный (ИК) диапазон. Исследование показало, что для решения этой задачи в космос достаточно вывести небольшой ИК-телескоп, с диаметром зеркала порядка 30 см. Если учесть, что ранее в подобных проектах рассматривались главным образом метровые зеркала, а стоимость запуска растёт с увеличением телескопа чуть не как диаметр зеркала в кубе (точнее, в степени 2,6), вывод оказался весьма привлекательным. Благодаря ему на свет появился проект обсерватории MSX (Midcourse Space eXperiment).

Создание обсерватории преследовало несколько целей, среди которых собственно обнаружение ракет оказалось, как ни странно, на втором месте. В большей степени её создателей интересовал вообще весь комплекс проблем, которые могут возникнуть при таких наблюдениях. В частности, важно было научиться не путать ракеты с естественными ИК-источниками. Поэтому значительное время было отдано наблюдениям инфракрасного излучения "посторонних" близких и далёких объектов, на фоне которых предстояло отлавливать ракеты. На обсерватории было установлено несколько приёмников излучения, в том числе видимого и ультрафиолетового диапазонов, но основным её инструментом стал инфракрасный телескоп SPIRIT-III с тридцатипятисантиметровым зеркалом, предназначенный для наблюдений в интервале длин волн от 6 до 26 микрон.

Инфракрасное небо к тому времени уже перестало быть абсолютной тайной: его первое картирование было проведено ещё в 1983 году при помощи гражданского телескопа IRAS, созданного совместными усилиями США, Великобритании и Нидерландов. Одним из итогов работы IRAS стал каталог точечных источников ИК-излучения, включающий в себя несколько сотен тысяч объектов. Однако военным целям этот каталог не соответствовал. Низкое угловое разрешение IRAS привело к тому, что многие источники (протозвёзды, далёкие галактики), с которыми можно было бы спутать баллистическую ракету, он просто не увидел.

Телескоп SPIRIT-III, в силу своего специфического предназначения, обладал более высокой чувствительностью, поскольку тело ракеты в ИК-диапазоне светит неярко, и более высоким угловым разрешением, позволявшим разделить собственно боеголовку и сбрасываемые с неё ложные цели. Эти характеристики, несмотря на военную мотивацию, делали MSX весьма привлекательным астрономическим инструментом. К чести военных будет сказано, что они с самого начала осознавали это и согласились передать результаты работы MSX в общее пользование. Так военный телескоп стал поставщиком астрофизических данных для всего мирового научного сообщества.

Обсерватория была запущена в космос 24 апреля 1996 года. Поскольку время работы SPIRIT-III было ограничено запасами охладителя, он пронаблюдал всего около 10 процентов неба, но это тоже был очень важный вклад, поскольку картировались в первую очередь либо участки, совсем не наблюдавшиеся на IRAS, либо наблюдавшиеся с недостаточным разрешением. В их число вошла зона в несколько градусов от плоскости Млечного Пути, а также избранные площадки вокруг внутригалактических областей звёздообразования и нескольких близких галактик (например, Туманности Андромеды). Помимо этого наблюдались (главным образом, в качестве побочного продукта) астероиды и кометы, в том числе удачно попавшие на время работы аппарата известные кометы конца XX века — Хиакутаке и Хейла-Боппа.

Как и IRAS, телескоп MSX оставил после себя обширный каталог около полумиллиона точечных объектов (для военных наблюдений интересны именно они). Но с астрофизической точки зрения одним из основных результатов работы обсерватории стало открытие нового вида галактических объектов — инфракрасных тёмных облаков. Точнее, открыты они были почти одновременно на MSX и на гражданской инфракрасной космической обсерватории ISO, но статистика MSX оказалась богаче, поскольку его наблюдениями была покрыта большая площадь неба.

Обычные тёмные облака, заполняющие галактический диск, видны на фоне Млечного Пути даже невооружённым взглядом. Они непрозрачны в видимом диапазоне, потому что входящая в их состав пыль блокирует излучение фоновых звёзд, создавая впечатление "дырок" на небе. Однако в инфракрасном диапазоне космические пылинки поглощают звёздный свет гораздо хуже, и потому при переходе к ИК-наблюдениям тёмные облака становятся прозрачными, то есть светлыми. Вот здесь можно сравнить два снимка одной и той же тёмной глобулы в видимом диапазоне (фоновые звёзды не видны) и на длине волны около 2 микрон (фоновые звёзды прекрасно просвечивают сквозь глобулу).

На длинах волн порядка 10-20 микрон звёзды уже практически не светятся, однако на смену им приходит излучение межзвёздного вещества — макромолекул полициклических ароматических углеводородов и мелких пылинок. Благодаря им галактический диск заполнен размытым инфракрасным излучением. На картах, построенных при помощи MSX, хорошо видно не только само это излучение, но и чёрные кляксы на нём — те самые инфракрасные тёмные облака. Чтобы быть непрозрачными не только в видимом, но и в ИК-диапазоне, они должны быть очень плотными и соответственно массивными. Сейчас считается, что в этих облаках рождаются звёзды, массы которых превышают солнечную в десятки раз, подобно тому, как в обычных тёмных облаках рождаются звёзды, подобные Солнцу.

Поскольку загадка рождения массивных звёзд до сих пор не разгадана, инфракрасные тёмные облака стали теперь весьма популярным объектом для наблюдения, однако наиболее богатым источником информации о них по-прежнему остаются карты MSX.

Обсерватория завершила астрономический этап работы ровно 15 лет назад, 25 февраля 1997 года, когда на ней иссяк запас охладителя — твёрдого водорода. После этого она использовалась в качестве компонента американской системы контроля космического пространства и привлекалась для поиска фрагментов космического мусора. В 2007 году на аппарате начались частые сбои, и в 2008 году он был выключен. По современным оценкам, MSX проведёт в космосе ещё пару столетий, после чего сгорит в атмосфере.

Обсерватория MSX — прекрасный пример того, как военный по сути агрегат оказался более результативным в мирной области. Я описал только астрономические аспекты его работы. А ведь помимо астрономических наблюдений на нём проводились ещё и длительные исследования земной атмосферы, её химического состава, климата...

Вы, возможно, спросите: что это я, едва отпраздновав День защитников Отечества, прославляю американскую военщину? Уж не влился ли я в стройные ряды грамотеев, украшающих открытки к 23 февраля и 9 мая изображениями боевой техники наиболее вероятного противника? Нет, конечно! Просто подумайте, чьи именно ракеты они учились отлавливать при помощи MSX? Если бы не мы, у них бы ничего этого не было!