Как ученые начали строить крупнейший в мире телескоп сразу на двух континентах

Австралия и ЮАР начали совместное строительство крупнейшего в мире радиотелескопа, расположенного сразу на двух континентах. О том, как такое возможно и какие преимущества это дает астрономам, рассказывает научный обозреватель Николай Гринько.

Фото: SKAO

По фильмам и фотографиям все примерно представляют себе, как выглядит обычный радиотелескоп – локатор с гигантской чашей, направленной в небо. Мощность такого инструмента напрямую зависит от размера чаши-зеркала: чем крупнее ее площадь, тем больше радиоизлучения от звезд и галактик она сможет собрать. Но бесконечно увеличивать диаметр отражателя нельзя, ведь вместе с ним растет и масса. Это означает колоссальные нагрузки на всю конструкцию и, соответственно, сложности с точным наведением на далекие объекты.

Но есть способ обойти это ограничение. Если сильно упростить описание, то нужно взять две одинаковые антенны и объединить их в единую сеть. Полученные сигналы с помощью сложной математики можно объединить в один, чувствительность такой конструкции увеличится в несколько раз.

Такая система называется радиоинтерферометром. Причем чем дальше антенны будут расположены друг от друга, тем лучше. И ведь можно объединить и три, и пять, и даже сотни антенн и разнести их на тысячи километров!

Еще в 1990-х годах возник международный проект по строительству радиоинтерферометра из множества разнесенных на большое расстояние антенн, общая собирающая площадь которых составит около 1 км². Он получил название Square Kilometre Array, что можно перевести как "антенная решетка площадью в один квадратный километр". За прошедшие три десятка лет проект несколько раз перерабатывался, его расчетная площадь значительно увеличилась. Но старое название осталось, и поэтому сегодня его чаще всего сокращают до аббревиатуры SKA.

Фото: DISR

В проекте участвуют 20 стран, но основными можно считать Австралию и ЮАР. Именно на их территории будут размещены огромные антенные поля. В западной части Австралии установят 131 072 древовидные антенны – они будут напоминать тайгу из металлических елок. Эта часть телескопа называется SKA-low, поскольку предназначена для улавливания низкочастотных радиоволн.

Африканская часть будет выглядеть более привычно – в регионе Кару построят 197 управляемых 15-метровых тарелок. Это SKA-mid, принимающая сигналы из среднего диапазона спектра. Стоит упомянуть еще одну страну – Великобританию. Именно здесь будет установлен центральный вычислительный сервер, к которому по специальным линиям связи с высокой пропускной способностью будут стекаться данные для обработки.

Как же направлять такую конструкцию на разные космические объекты? Да никак. SKA будет поворачиваться вместе с земным шаром и обследовать космос перед собой.

Такие размеры радиоинтерферометра с разнесенными на тысячи километров элементами, сделают его невероятно чувствительным – в 50 раз больше самых мощных сегодняшних радиотелескопов. SKA позволит получить данные о Вселенной в возрасте всего несколько миллионов лет после Большого взрыва. То есть в момент начала формирования первых звезд и галактик.

Фото: Alice Pellegrini/SKAO

Телескоп не только поможет астрономам лучше понять Вселенную, но и позволит им искать признаки инопланетной жизни в до сих пор не обнаруженных планетных системах. Физики также с нетерпением ждут возможности использовать SKA для проведения космологических измерений и тестирования моделей темной энергии, гравитации и фундаментальной космологии.

Понятно, что такой масштабный проект не завершить за пару лет – окончание строительства назначено на 2030 год. Затем, как планируется, Square Kilometre Array сможет наблюдать за дальним космосом минимум полвека. Правда, мы не очень верим в то, что зразу же после запуска телескоп сможет увидеть инопланетную жизнь в других системах.

Хотя…