Новый десятилетний план для космоса

Американские астрономы в четверг призвали страну инвестировать в новое поколение "чрезвычайно больших" телескопов стоимостью в несколько миллиардов долларов, которые будут больше всех телескопов, находящихся сейчас на Земле или на космической орбите.

Инвестиции потребуются для спасения и объединения усилий двух конкурирующих проектов - Гигантского Магелланова телескопа и Тридцатиметрового телескопа. После завершения строительства эти телескопы с первичными собирающими зеркалами диаметром 25 и 30 метров будут примерно в 100 раз чувствительнее всех ныне действующих телескопов.

Они позволят астрономам заглянуть в ядра далеких галактик, где бродят чудовищные черные дыры и распыляют энергию; исследовать такие тайны, как темная материя и темная энергия; изучать планеты вокруг других звезд, кроме Солнца. Возможно, важнее всего то, что они могут поднять новые вопросы о природе Вселенной.

Но астрономы уже много лет борются за то, чтобы собрать достаточно денег для осуществления своей мечты. Согласно новому предложению, Национальный научный фонд выделит 1,6 миллиарда долларов на завершение обоих проектов, а затем поможет управлять ими в рамках новой программы под названием "Экстремально большой телескоп США".

В четверг астрономы также призвали НАСА приступить к реализации новой программы по созданию миссий и технологий Великих обсерваторий, в рамках которой в течение следующих 20-30 лет будет разработана серия астрофизических космических аппаратов. Первым из них должен стать оптический телескоп, превосходящий по размерам космический телескоп "Хаббл" и способный находить и изучать похожие на Землю планеты - потенциально пригодные для жизни "экзо-Земли" - в ближайшем космосе. По словам астрономов, только НАСА может добиться этого, отметив, что телескоп может быть готов в 2040 году, а его стоимость составит 11 миллиардов долларов.

Эти две рекомендации стали главными в долгожданном 614-страничном докладе "Пути к открытиям в астрономии и астрофизике на 2020-е годы", опубликованном Национальной академией наук, техники и медицины в четверг.

Каждые 10 лет в течение последних 70 лет академия спонсирует опрос астрономического сообщества, чтобы определить приоритеты для крупных проектов на следующее десятилетие. Десятилетний обзор, как известно, привлекает внимание Конгресса, НАСА, Национального научного фонда и Министерства энергетики.

В этом году работа под председательством Фионы А. Харрисон из Калифорнийского технологического института и Роберта К. Кенникатта-младшего из Университета Аризоны заняла три года и потребовала десятков встреч и обсуждений в 13 подпанелях, охватывающих все отрасли астрономии. В общей сложности в рамках исследования было представлено 860 белых книг, в которых описывались телескопы, которые могут быть построены, космические миссии, которые должны быть запущены, эксперименты или наблюдения, которые должны быть проведены, и такие вопросы, как разнообразие, которые должно решать астрономическое сообщество.

В интервью д-р Харрисон сказал, что их комитет пытался найти баланс между амбициями и количеством времени и денег, которые потребуются на эти проекты. Например, было предложено несколько идей космических аппаратов для поиска планет. Некоторые из них были слишком большими, некоторые - слишком маленькими; для реализации некоторых потребовалось бы столетие. Вместо того чтобы выбрать один из них, группа попросила сообщество и НАСА предложить идеи космического телескопа диаметром шесть метров. (Диаметр главного зеркала Хаббла составляет 2,4 метра).

"Шестиметровый телескоп представляется вполне достижимой амбицией", - сказал доктор Харрисон.

"Это амбициозный поиск по своей природе", - добавила она. "Только НАСА, только США могут это сделать. Мы верим, что сможем это сделать".

Мэтт Маунтин, президент Ассоциации университетов для исследований в области астрономии, или AURA, которая управляет обсерваториями Национального научного фонда, в своем электронном письме назвал десятилетний отчет "чертовски смелым". "И они не уклонились от формулирования видения на несколько десятилетий, что в действительности и потребуется, и должно потребоваться".

У десятилетних обзоров есть опыт успешного проведения. И космический телескоп Хаббл, запущенный в 1990 году и работающий до сих пор, и космический телескоп Джеймса Уэбба, предназначенный для изучения начала времен, запуск которого запланирован на следующий месяц, получили высокую оценку в предыдущих десятилетних обзорах.

Поэтому результаты каждого нового обзора с нетерпением ожидаются сообществом астрономии и астрофизики. Комитет был чрезвычайно скрытен", - сказала Натали Баталья, профессор Калифорнийского университета в Санта-Крузе, которая играла ведущую роль в миссии НАСА по поиску планет "Кеплер", в электронном письме накануне выхода отчета. "Честно говоря, я ничего не слышал. Я на булавках и иголках в ожидании".

В своем докладе в четверг академия перечислила три главные научные цели на следующее десятилетие: поиск пригодных для жизни планет и жизни; изучение черных дыр и нейтронных звезд, которые ответственны за самые бурные события в природе; а также рост и эволюция галактик.

"В ближайшие десятилетия человечество встанет на путь выяснения того, одиноки ли мы", - говорится в докладе. "Жизнь на Земле может быть результатом общего процесса, а может потребовать такого необычного стечения обстоятельств, что мы - единственные живые существа в нашей части галактики или даже во Вселенной. Любой из этих ответов очень важен".

Идея создания программы чрезвычайно большого телескопа амбициозна, поскольку она предполагает объединение двух конкурирующих проектов телескопов - Тридцатиметрового телескопа, который планируется установить либо на вершине Мауна-Кеа на Гавайях, либо на Канарских островах в Испании, и Гигантского Магелланова телескопа, находящегося в стадии разработки в Чили.

Оба телескопа являются продуктом мечты разветвленной международной коллаборации и двух десятилетий сбора средств и привлечения партнеров. Оба телескопа будут примерно в три раза больше, чем все, что сейчас есть на Земле, и в 100 раз более способны различать слабые далекие звезды в космосе; работая совместно, они смогут ответить на глубокие вопросы о космосе. Но ни один из проектов не собрал достаточно средств - необходимо более 2 миллиардов долларов - для достижения своих целей.

Если эти телескопы не будут построены, то лидерство в наземной астрономии уступит Европа, которая строит 39-метровый телескоп - Европейский чрезвычайно большой телескоп - в чилийской пустыне Атакама, который, как ожидается, начнет работать в 2027 году. Некоторые астрономы сравнивают ситуацию с отменой американского проекта сверхпроводящего суперколлайдера в 1993 году, в результате чего будущее физики частиц было передано ЦЕРНу и Большому адронному коллайдеру в Женеве.

Если бы Национальный научный фонд инвестировал средства в завершение строительства двух телескопов, он получил бы значительное время наблюдений на них, которое было бы предоставлено американским астрономам.

"Два телескопа, находящиеся в противоположных полушариях и имеющие радикально разные конструкции, идеально подходят для взаимодополняющего изучения космоса", - сказал доктор Харрисон. "Представить, что у США не будет к этому доступа, просто немыслимо".

Впереди нас ждут серьезные испытания. Команда "Гигантского Магеллана" уже заложила фундамент в Чили, но прогресс в работе над Тридцатиметровым телескопом сдерживается протестами и блокадами со стороны коренных жителей Гавайев и других групп. В качестве альтернативного места было выбрано место на острове Ла-Пальма на Канарских островах.

Астрономы надеются, что звезды сойдутся для реализации их дерзкого замысла, учитывая нынешнее внимание к инфраструктуре и растущие бюджеты на науку. Но их преследует история перерасхода средств, особенно в случае с космическим телескопом Джеймса Уэбба, который, наконец, будет запущен в декабре после многолетних задержек и окончательной цены в 10 миллиардов долларов.

"Над всем этим нависает JWST - вся программа будет зависеть от его успеха", - говорит Майкл Тернер, космолог, работающий сейчас в Фонде Кавли в Лос-Анджелесе и ветеран десятилетних обзоров. "Скрестим пальцы".