Подпишитесь на наш телеграмм канал про спорт и заработок

Китай стал на шаг ближе к созданию радиотелескопа на орбите Луны, который прорубит окно в Тёмные века Вселенной

Китай открыл Небесный глаз. Сегодня начал работу крупнейший в мире радиотелескоп

Вид с воздуха на телескоп FAST в удалённой местности уезда Пинтан Цяньнань-Буи-Мяоского автономного округа провинции Гуйчжоу на юго-западе Китая. Фото: Liu Xu / Xinhua

25 сентября 2016 года крупнейший в мире радиотелескоп Сферический радиотелескоп с пятисотметровой апертуройFive-hundred-meter Aperture Spherical Telescope, FAST) направил рефлектор в сторону космоса и принял сигнал от далёких галактик. Сегодня состоялась торжественная церемония открытия FAST. До этого в тестовом режиме его запускали несколько раз. В один из тестовых запусков он уловил сигнал от пульсара на расстоянии 1351 световой год от Земли.

По мнению экспертов, этот гигантский научный инструмент демонстрирует амбиции Китая в исследованиях космоса и стремление добиться международного признания передовой китайской науки. Строительство телескопа с неофициальным названием 天眼, то есть Небесный глаз, заняло пять лет и обошлось в $180 млн.

Радиотелескоп FAST диаметром 500 метров превосходит по размеру 305-метровую обсерваторию радиотелескоп Аресибо в Пуэрто-Рико, которая считалась крупнейшей в мире в течение последних 53-х лет. Здесь нужно заметить, что российский радиотелескоп РАТАН-600 имеет диаметр 576 метров, но его апертура не заполнена. Таким образом, именно Аресибо и FAST являются крупнейшими в мире радиотелескопами с заполненной апертурой.

Радиотелескоп в Аресибо

По информации китайских СМИ, у FAST вдвое большая чувствительность, чем у обсерватории в Аресибо, а также в 5-10 раз более высокая скорость исследования звёздного неба.

Сравнение тарелок Аресибо и FAST

Конструкция радиотелескопа FAST состоит из одного рефлектора, в котором соединены между собой 4450 треугольных отражающих панелей со стороной 11 метров, в форме геодезического купола.

Положение каждой панели можно регулировать с высокой точностью — для этого предназначена сетка из стальных канатов с гидравлическими приводами. Таким образом, радиотелескоп фокусируется на определённое направление. FAST может сфокусироваться на любом участке в пределах ±40° от зенита. При этом задействуется участок рефлектора диаметром только 300 метров из общей 500-метровой тарелки. То есть, получается, в названии телескопа FAST две фактические ошибки: ведь апертура телескопа составляет менее 500 метров, а телескоп не сферический.

Сооружение телескопа заняло пять лет. Инженерам и строителям пришлось годами жить в одном из горных ущелий вдали от цивилизации, где в первое время даже не было электричества. Именно это заброшенное место выбрали из 400 вариантов: природная долина в горах на высоте примерно 1000 м над уровнем моря идеально подходила по размеру и являлась естественной защитой от радиочастотных помех (фото чаши телескопа со спутника). Ради научного проекта власти распорядились переселить 65 жителей деревни в этой долине и отселили 9110 жителей из восьми деревень в окрестностях. В августе текущего года сообщалось, что отселённых жителей поселят в новые дома или выплатят большие компенсации из фонда помощи бедным, выдадут банковские кредиты.

Радиотелескоп FAST в сентябре 2015 года, за год до запуска

В радиусе пяти километров вокруг FAST не будет ни одного источника помех вроде микроволновки, которая 17 лет не давала покоя австралийским астрономам. По условиям строительства, в радиусе 5 км должно соблюдаться полное радиомолчание.

Несмотря на необходимость полного радиомолчания, власти решили построить туристические объекты в окрестностях радиотелескопа, в том числе смотровую площадку на соседней горе. Китайские и иностранные туристы могут приехать и своими глазами увидеть это чудо. В таком решении есть резон: например, в Аресибо ежегодно приезжает около 90 000 туристов и 200 учёных.

Радиотелескоп FAST в сентябре 2016 года

На торжественную церемонию запуска FAST в провинцию Пинтан съехались сотни учёных и энтузиастов астрономии со всей страны. Президент Китая поздравил учёных, инженеров и строителей, которые довели до конца сложнейший технический проект.

Среди основных задач телескопа FAST называются поиск гравитационных волн, радиоизлучения от звезд и галактик, обнаружение сигналов от внеземных цивилизаций. «Конечная цель FAST — открыть законы развития Вселенной, — сказал Цянь Лей (Qian Lei), младший научный сотрудник Национальных астрономических обсерваторий Китайской академии наук в интервью местному телевидению. — Теоретически, если в космосе есть развитая цивилизация, то радиосигнал от неё будет похож на сигнал, который мы можем принимать от пульсара».

Китайские астрономы получат приоритет для работы на FAST в первые два-три года его существования, затем объект обещают открыть для учёных со всего мира.

Возможно, это случится и раньше, потому что сейчас для проекта в Китае не могут найти достаточно специалистов. Чтобы задействовать FAST на полную мощность, нужны сотни исследователей, и исследовательская группа FAST не может найти в Китае даже 50 астрономов.

Читайте еще:  Игровая индустрия за неделю. 29 марта — 4 апреля 2010 года

Амбиции Китая

Китай тратит миллиарды долларов на гигантские космические проекты. Таким бюджетам могут позавидовать даже американские научные коллективы, не говоря уже о европейской и российской науке, которая получает очень скромные суммы от государства.

В сентябре этого года Китай запустил на орбиту свою вторую космическую лабораторию «Тяньгун-2» («Небесный дворец — 2») размером 10,4 метра (диаметр 3,34 метра), которая в целом аналогична по размерам и функциям советским орбитальным станциям второго поколения «Салют-6» и «Салют-7».

В середине октября Китай планирует отправить на станцию двух космонавтов. На середину апреля 2017 года запланирован запуск грузового космического корабля «Тяньчжоу-1», который доставит на станцию топливо и другие материалы.

План будущей китайской космической станции в сравнении с другими космическими станциями третьего поколения

В ближайшие годы Китай планирует построить на орбите космическую станцию третьего поколения. Программа рассчитана на несколько этапов до 2020-2022 года.

История и будущее телескопов на Луне

Десятилетняя идея лунного ученого Ричарда Вондрака, работавшего в научном операционном центре Аполлона во время программы посадки на Луну, предлагала использовать лунные кратеры для создания радиотелескопов, таких как обсерватория Аресибо в Пуэрто-Рико. Здесь концепция показывает, как три телескопа можно использовать отдельно или в сочетании для создания одного гигантского инструмента (фото: любезно предоставлено NASA).

Для радиоастрономов Земля – ​​шумное место. Многие современные электронные устройства пропускают радиосигналы, которые сталкиваются с длинными слабыми световыми волнами, изучаемыми радиообсерваториями. И на протяжении десятилетий это невидимое световое загрязнение толкало радиообсерватории все глубже в так называемые «зоны радиомолчания». И из-за этого радиоастрономы стали находиться далеко от других людей, в таких местах, как пустыня Атакама в Чили.

Но не только созданные человеком устройства мешают слабым радиосигналам. Могут вмешиваться и природные явления Земли и Солнца. Ионосфера Земли – где солнечное излучение ионизирует молекулы в нашей верхней атмосфере – полностью блокирует самые длинные радиоволны до достижения поверхности нашей планеты.

Ученые положили глаз на дальнюю сторону луны. Поскольку радиотелескоп, расположенный на дальнем конце Луны, всегда обращен от Земли, он будет почти полностью защищен от радиопомех, генерируемых Землей. Там астрономы изучат ряд явлений, которые невозможно увидеть с нашей планеты или даже с помощью космических телескопов, вращающихся вокруг Земли. Телескоп на Луне может показать нам, что произошло до того, как Вселенная сформировала свои первые звезды и галактики, или позволит нам увидеть электромагнитные поля вокруг далеких экзопланет, обнаружив чрезвычайно тонкие, но фундаментально важные свойства, касающиеся истинного потенциала данного мира для жизни.

«На другом конце луны у вас радио-тихая обстановка, позволяющая проводить очень чувствительные измерения, которых вы просто не можете получить никаким другим способом», – говорит Стив Сквайрс, главный ученый в космической компании Blue Origin.  Он добавляет, что эта среда очень и очень способствует прогрессу науки.

Телескоп на «Аполлоне-16» 

Аполлон-16 был оснащен позолоченным ультрафиолетовым телескопом с которым астронавты делали 178 снимков космоса На фотографии  Джордж Каррутерс справа и Уильям Конуэй руководитель проекта военно-морского исследовательского института осматривают то что вскоре станет первой обсерваторией на базе Луны фото военно-морская исследовательская лаборатория США

«Аполлон-16» был оснащен позолоченным ультрафиолетовым телескопом, с которым астронавты делали 178 снимков космоса. На фотографии – Джордж Каррутерс (справа) и Уильям Конуэй, руководитель проекта военно-морского исследовательского института, осматривают то, что вскоре станет первой обсерваторией на базе Луны. Фото: военно-морская исследовательская лаборатория США)

Первый телескоп на Луне не был радиотелескопом, но он все еще мог показать нам космос, невидимый с поверхности Земли.

Инструмент, названный дальней ультрафиолетовой камерой/спектрографом, был разработан Джорджем Каррутерсом, молодым исследователем из военно-морской исследовательской лаборатории, который уже был на пути к новаторским наблюдениям в ультрафиолетовом спектре. Ультрафиолетовый свет в значительной степени фильтруется атмосферой Земли, поэтому, как и многие части радиоспектра, его необходимо изучать из космоса. И после того, как 20 июля 1969 года «Аполлон-11» успешно приземлился на лунной поверхности, NASA обратились к академическому сообществу с призывом проведения научных экспериментов, которые могут быть выполнены в будущих лунных миссиях.

Каррутерс предложил ультрафиолетовый телескоп. А к апрелю 1972 года он уже летел на Луну на борту «Аполлона-16». Астронавты использовали позолоченный инструмент, чтобы сделать 178 изображений космоса, запечатлеть далекие звездные облака, туманности и даже снимки внешней атмосферы Земли. Но в то время как проверенный на практике ультрафиолетовый прицел достиг своих скромных целей, потребуется еще 41 год, чтобы отправить еще один такой телескоп на Луну.

Лунные телескопы Китая

В 2019 году китайский космический корабль Шэньчжоу-4 стал первым кто мягко приземлился на дальнем конце луны Фотография была получена луноходом Юйту-2 который приземлился вместе с космическим кораблем фото CNSA через ESA

В 2019 году китайский космический корабль «Шэньчжоу-4» стал первым, кто мягко приземлился на дальнем конце луны. Фотография была получена луноходом «Юйту-2», который приземлился вместе с космическим кораблем. Фото: CNSA

После длительного перерыва, Национальное космическое управление Китая в 2013 году наконец вернуло телескопы на Луну. Но в этот раз никаких космонавтов не потребовалось. Это первый в мире лунный телескоп с дистанционным управлением был дополнительным прибором, который полетел на корабле «Шэньчжоу-3».

Читайте еще:  Games Weekly. Игровая индустрия за неделю. 3 - 9 апреля

Лунный ультрафиолетовый телескоп, диаметр которого составляет всего 6 дюймов, все еще далек от тех инструментов, которые астрономы давно мечтают отправить на Луну. Но даже при таких размерах наблюдаемые им длины волн могут предложить уникальную информацию о космосе без вмешательства Земли.

Китайские ученые использовали лунный ультрафиолетовый телескоп для сбора данных за тысячу часов, отслеживания звезд и даже галактик. И, что еще важнее, стабильная работа телескопа также послужила созданием новых технологий для будущих миссий.

В прошлом году китайское космическое агентство также отправили небольшой радиотелескоп на Луну. В начале января 2019 года, так называемый низкочастотный радиоспектрометр, приземлился на дальней стороне Луны с помощью корабля «Шэньчжоу-4».

С тех пор китайские ученые использовали телескоп для проведения первоначальных исследований Вселенной, используя ранее неисследованные радиоволны. Однако из-за скромных способностей инструмента их наблюдения ограничены относительно близким космосом.

Идеи для будущих лунных телескопов

Надежды астрономов на лунные научные обсерватории обычно связаны с будущими лунными базами которые остаются только пока задуманными Фото NASA

Надежды астрономов на лунные научные обсерватории обычно связаны с будущими лунными базами, которые остаются только пока задуманными. Фото: NASA

Захват ранее недоступных видов радиоволн был мечтой астрономов на протяжении десятилетий. Около 40 лет назад астрономы начали всерьез строить графики того, что можно разработать различные типы лунных телескопов и как их построить.

Даже тогда, согласно документу «Будущие астрономические обсерватории на Луне» от NASA, ученые поняли, что Луна предлагает уникальную точку обзора, которая может открыть «последнее окно в электромагнитном спектре на очень низких частотах».

К началу 1980-х десятилетние миссии «Аполлона» были позади, а расцветающая программа «Спейс шаттл» выглядела как успех. Это привело к возобновлению разговоров о возвращении на Луну. Исследователи надеялись, что эти события могут привести к созданию лунных баз, которые позволят создать инфраструктуру для устойчивых научных исследований.

«Единственный способ оставить научные приборы на Луне – это космонавты», – говорит астроном из Колорадского университета в Боулдере Джек О. Бернс. Он является директором финансируемой NASA-cети по исследованию космического пространства и в течение десятилетий был ведущим крестоносцем по созданию телескопов на Луне.

Теперь впервые благодаря современной робототехнике и появлению частных космических компаний, Бернс считает, что эта безумная идея может стать реальностью. Его ученики теперь регулярно работают с роботами дистанционного управления и алгоритмами машинного обучения – вещами, которые были бы немыслимы в 1980-х годах. Он говорит, что технология нагнала, и, возможно, это то, что нам было нужно.

Благодаря этим технологическим достижениям и многим другим предложениям по лунному телескопу, больше не требуются экипажи астронавтов и космические программы на 100 миллиардов долларов. Вместо этого они могут быть построены с использованием планетоходов, отправленных на частных ракетах, которые уже разрабатываются.

Дальний телескоп 

Дальний телескоп достигнет Луны с помощью посадочного аппарата компании Blue Moon Origins и использует планетоходы для развертывания сети подключенных радиоантенн фото NASA  JPL-Caltech  Джек О Бернс Университет Колорадо Боулдер

Дальний телескоп достигнет Луны с помощью посадочного аппарата компании Blue Moon Origins, и использует планетоходы для развертывания сети подключенных радиоантенн. Фото: NASA / JPL-Caltech / Джек О. Бернс, Университет Колорадо, Боулдер

Бернс и его коллеги недавно завершили финансируемое NASA исследование для развернутого радиотелескопа, который распространил бы 128 антенн в форме цветка около 6 миль в ширину. Они назвали свой проект «Дальний массив для исследований в области радиологии в темные века и экзопланет». Или, более кратко – FARSIDE (дальний телескоп).

FARSIDE будет изучать магнитные поля планет вокруг далеких звезд, помогая астрономам лучше понять, какие экзопланеты могут быть действительно обитаемыми. Телескоп также дал бы астрономам первый реальный шанс изучить ключевой период ранней космологической истории, названной «Темные века». В течение этой эпохи и звезды, и галактики еще не сформировались, поэтому мы не можем увидеть ни одного вещества, существовавшего в то время.

NASA также профинансировало еще одно предложенное исследование о создании радиотелескопа в стиле Аресибо внутри лунного кратера. Проектом руководит инженер лаборатории реактивного движения Саптарши Бандиопадхай. Он провел три года, изучая различные конструкции телескопа, а недавно получил финансирование от Института передовых концепций NASA для продолжения реализации проекта.

«И, хотя в последние десятилетия многочисленные предложения по лунному телескопу продвинулись дальше, чем любые другие, нам еще предстоит пройти долгий путь», — говорит Бандиопадхай.

Но Бернс настроен оптимистично. Сейчас он работает с космической компанией Джеффа Безоса (Blue Origin), которая построила лунный посадочный аппарат, способный посадить груз в 5 тонн на лунную поверхность. Этого более чем достаточно, чтобы перенести дальний телескоп FARSIDE. Все, что им нужно сейчас – это примерно 1 миллиард долларов, чтобы сделать это реальностью.

«Тридцать лет назад это было бы невозможно», – говорит Бернс, – «Сегодня это практически готовая технология».

Китай запустил спутник квантовой связи нового поколения — это первый шаг к развёртыванию глобальной защищённой сети

Китай запустил спутник квантовой связи нового поколения  это первый шаг к развртыванию глобальной защищнной сети

Вчера новая китайская твердотопливная ракета «Лицзянь-1» вывела на орбиту шесть экспериментальных спутников, один из которых оказался спутником квантовой связи нового поколения. Несколько таких спутников обеспечат глобальную сверхзащищённую сеть для 100 абонентов в любом уголке Земли. Подобной системы связи нет ни у кого в мире. Китай станет первой страной с абсолютно защищёнными глобальными коммуникациями.

Читайте еще:  Игровая индустрия за неделю. 22–28 июля 2013 года

Квантовое распределение ключей гарантирует высочайшую степень защиты информации. Ключи кодируются в квантовых состояниях элементарных частиц, в частности — фотонов, и сразу же компрометируются при попытке перехвата. Это фундаментальное свойство квантовой механики, обойти которое невозможно в силу непреложности законов физики. Такие системы передают информацию одиночными фотонами, что требует уникальной аппаратуры. И тем более это касается спутниковых платформ, ключи на которые надо передать по оптическому каналу в снег, дождь, туман и даже днём, когда Солнце глушит всё на свете.

Первый в мире спутник для квантового распределения ключей в космос запустили китайцы ещё в 2016 году. С тех пор этот более чем 600-кг аппарат — Mozi («Мо-цзы») — был неоднократно испытан в деле и доказал работоспособность концепции. Новый спутник квантовой связи — Jinan 1 («Цзинань-1») — весит всего 100 кг и может генерировать квантово-распределённые ключи со скоростью на два–три порядка быстрее, чем «Мо-цзы».

Аппарат «Мо-цзы» из-за помех со стороны Солнца не мог работать днём. Новый спутник может работать днём и ночью в любую погоду, генерируя одиночные фотоны и успешно запутывая их для создания квантово-защищённых каналов связи. В ближайшее время Китай планирует вывести на орбиту ещё несколько подобных спутников, чтобы создать глобальную квантовую сеть минимум для 100 абонентов одновременно из любых уголков Земли.

«Это также важный шаг. Благодаря ему Китай стал первой страной в мире, достигшей квантового распределения ключей в режиме реального времени между спутником и Землёй с помощью микро-нано спутника и миниатюрных наземных станций», — говорится в заявлении.

Отметим, спутники по типу «Цзинань-1» будут выводиться на низкую околоземную орбиту, что потребует целой группировки, но создаст каналы с высокой скоростью реакции и передачи. Покрыть всю Землю всего тремя спутниками квантовой связи можно лишь разместив платформы на геостационарную орбиту на высоту до 36 тыс. км. Проблемой остаётся низкая скорость связи с такими платформами с точки зрения скорости генерации ключей. Выходом может стать создание пула из постоянно генерируемых ключей, над чем в Китае также ведутся работы.

За пределами Луны, примерно в 65 000 километров от поверхности ее дальней стороны, человечество только что проверило новый подход к радиоастрономии.

Нидерландско-китайский низкочастотный исследовательский проводник (NCLE) предназначен для поиска неуловимого космического сигнала, известного как водородная линия, который может быть достигнут только вдали от разрушительной ионосферы Земли.

Эксперимент является частью миссии Chang’e-4. Аппарат расположен на ретрансляционном спутнике, который в прошлом году использовался исключительно для связи с посадочным аппаратом. NCLE состоит из трех антенн, которые начали свою жизнь сложенными, но, наконец, развернуты на прошлой неделе после 18 месяцев в космосе.

«Наш вклад в китайскую миссию Chang’e-4 в настоящее время значительно увеличился», — заявил в своем заявлении Марк Кляйн Вольт, управляющий директор Radboud Radio Lab и руководитель голландской команды. «У нас есть возможность провести наши наблюдения в течение 14-дневной ночи позади Луны, что намного дольше, чем первоначально предполагалось. Лунная ночь теперь наша».

К сожалению, развертывание антенн не прошло гладко, поэтому в настоящее время они не полностью растянуты. Эксперимент должен был начаться намного раньше, но спутник-ретранслятор был задействован для помощи посадке намного дольше, чем планировалось. Команда подозревает, что эта задержка могла привести к некоторому повреждению, но они все равно решили начать наблюдения и попытаются принудительно развернуть антенны в будущем.

С учетом того, что антенны имеют свою текущую длину, команда ожидает увидеть выбросы нейтрального водорода примерно через 800 миллионов лет после Большого взрыва. Если бы они были полностью расширены, обсерватория могла бы уловить это излучение прямо с периода рождения первых звезд: Космического Темного Века.

Детальное изучение этого сигнала — священный грааль космологии. Астрономы ожидают, что он даст представление о том, как материя распределилась после Большого взрыва и как образование звезд разорвало на части нейтральные атомы водорода (известные как реионизация), что привело к созданию вселенной, которую мы знаем сегодня.

В 2021 году планируется установить контрольный прибор, состоящий из трех спутников, а в течение следующего десятилетия исследуется гораздо больший орбитальный радиотелескоп. Этот будет иметь от 50 до 250 узлов и будет бесценным инструментом, как ничто другое на Земле, пишет IFLScience.

Оцените статью
( Пока оценок нет )