Поиск - новости науки и техники

Ловец космического света

Орбитальная астрофизическая обсерватория «Ломоносов» – спутник – работает в космосе около трех лет. Но помнят об этом, пожалуй, лишь заинтересованные в информации астрофизики. Широкая общественность, если и знала, то забыла. И вдруг «Ломоносов» оказался у всех на слуху – его ультра-фиолетовый телескоп впервые обнаружил в околоземном пространстве вспышки света огромной мощности. За разъяснениями «Поиск» обратился к нашему постоянному автору профессору Михаилу ПАНАСЮКУ.

– Московский университет имеет немалый опыт проведения экспериментальных космических исследований. Так, на втором искусственном спутнике был установлен первый в мире прибор для физических исследований в космосе, сделанный НИИЯФ МГУ. Создавая «Ломоносов», мы решили продвинуться дальше – попытаться зарегистрировать космические лучи – заряженные частицы самых больших энергий, существующие во Вселенной и прилетающие к Земле из других галактик.

Сегодня изучение этих загадочных частиц ведут три наземные установки. Одна, гигантская, находится в Южной Америке, вторая – в США, третья – у нас в Якутске. Их детекторы должны быть большой площади, поскольку поток частиц чрезвычайно мал, буквально единицы в год. Но есть и другой, более эффективный способ их изучения. Если на борту спутника установить телескоп, то он охватит огромную площадь – в десятки тысяч км2 в атмосфере. Космические лучи генерируют вспышку – ультрафиолетовый след очень короткой длительности в сотни микросекунд – ее и регистрирует телескоп на спутнике. Вместе с коллегами из Объединенного института ядерных исследований в Дубне мы разработали ультрафиолетовый зеркальный телескоп (ТУС – Трековая УСтановка). Он регистрировал фотоны вспышек и по их параметрам определял физические характеристики частиц, которые эти вспышки вызывают.  

– Неужели раньше эта идея никому не приходила в голову?

– Идею космического телескопа предложили американские ученые Дж.Линсли и Р.Бенсон еще в 60-х годах прошлого века. Но в силу разных обстоятельств ее не удалось осуществить. Мы стали первопроходцами, чем очень гордимся. Наш ТУС необязательно запускать на высокую орбиту – достаточно 400-500 километров (где летает МКС), а диаметр его зеркала – всего 1,5 метра. 

– Почему так важно изучать эти космические частицы?

– Информации о внегалактических космических лучах достаточно много. Однако их природа, то есть откуда они, какие астрофизические объекты генерируют частицы таких гигантских энергий, нам пока неизвестна. Речь идет, подчеркну, о частицах самых больших из существующих во Вселенной энергий – более 1019 электронвольт. Здесь происходит обрыв энергетического спектра этих частиц. Но пока мы не знаем их состав: возможно, водород или гелий, углерод и даже железо. Но, скорее всего, это смесь.Генерируют частицы неизвестные астрофизические объекты, причем не в нашей Галактике. Например, гамма-всплески – им сейчас астрофизики уделяют повышенное внимание. Если очень просто, то это взрыв во Вселенной, во время которого наблюдается излучение как в гамма-лучах, так и в оптическом ультрафиолетовом и видимом диапазонах. По некоторым предположениям, гамма-всплески могут быть источниками заряженных космических лучей. 

– А если мы узнаем природу этих космических лучей?

– То продвинемся вперед, сделаем очень большой шаг в астрофизике. «Напишем» новую, необыкновенно важную главу. Мы давно изучаем космические лучи, образующиеся в нашей Галактике, но их энергия на несколько порядков меньше внегалактических. Если галактические лучи, скорее всего, генерируют сверхновые звезды и происходят мощные взрывы в нашей Галактике, то генерация частиц вне ее может быть связана с формированием мощных ударных волн при столкновениях галактик. Планируя эксперимент на «Ломоносове», ожидали, что встретимся с проблемами в интерпретации экспериментальных данных. Ведь наш телескоп смотрит вниз, чтобы зарегистрировать очень короткие по своей природе ультрафиолетовые вспышки именно в атмосфере. 

– Вы сказали, телескоп смотрит вниз?

– Да, он нацелен в надир, на Землю, чтобы зарегистрировать вспышки света в ее атмосфере, создаваемые внегалактическими космическими лучами. Но, конечно, ТУС может регистрировать любое ультрафиолетовое свечение. А оно многообразно: вспомним хотя бы полярное сияние. Попадающий в атмосферу метеорит и даже пылинка вызывают вспышки ультрафиолетового света. Молнии во время гроз – также источники ультрафиолета. Все это ненужный фон в поисках космических лучей из других галактик. На сегодняшний день первый эксперимент закончен. Теперь наша задача – выделить именно те события – вспышки света – которые нас интересуют. Мы научились отсеивать фон и избавляться от него, разделяя вспышки по длительности и динамической картине генерации фотонов. В нашей «копилке» уже есть несколько зарегистрированных событий, которые можно интерпретировать как «кандидатов космических лучей предельно высоких энергий». Можем оценить направление их входа в атмосферу и их энергию. 

– Этих вспышек достаточно, чтобы «написать конец главы»?

– Нет, конечно. Главное – мы доказали, что можем создавать подобные установки и регистрировать подобные явления. Теперь планируем разместить на МКС телескоп с диаметром зеркала 3 метра. Надеюсь, это удастся сделать в начале 2020-х годов. Американцы тоже не дремлют – у них есть свой проект. Они собираются запустить два спутника с зеркальными телескопами, похожими на наш. Эксперимент – серьезный, поскольку «картинка» получится необыкновенно информативная. Но в лучшем случае он будет осуществлен в конце 2020-х годов.

– Как ваши коллеги за рубежом отнеслись к достижениям «Ломоносова»? 

– Наши проекты в этой области осуществляются в рамках международной коллаборации EUSO, объединяющей ученых многих стран. Участие в ней – уже признание успехов. Есть у нас и публикации в высокорейтинговых журналах, и выступления с докладами на крупных конференциях.

– Санкции сказываются на создании спутников?

– Да, и чем дальше, тем переносятся все более болезненно: они отражаются на создании космической аппаратуры, хотя программа импортозамещения действует и наращивает темпы.

– Что дальше? Каковы ваши планы на будущее? 

– Полученные результаты натолкнули нас на идею создания нового космического проекта – системы малых спутников – для мониторинга опасных явлений в околоземном космическом пространстве. Среди разнообразных внеземных явлений выбрали основные, представляющие угрозу для человека и летательных аппаратов. Это радиация, мониторинг космического мусора и транзиентные световые вспышки в атмосфере. Хотим создать систему оповещения о космических угрозах, работающую в режиме времени, близком к реальному. Мы назвали его «Универсат – СОКРАТ» – Система Оповещения о Космической Радиационной, Астероидной, Техногенной опасности.Вместе с НПО им. С.А.Лавочкина выполнили этот проект в рамках гранта Минобрнауки. А теперь снова вынуждены искать деньги, чтобы продолжить работы, используя малые космические аппараты, включая кубсаты (спутники с «объемом» 1 литр). Отмечу, что к нам присоединились иностранные партнеры (Чехия, Франция, Германия). Учитывая стремление многих российских университетов создавать кубсаты, предполагается расширение нашей коллаборации.   

Юрий Дризе

Фото предоставлено М. Панасюком

Нет комментариев