Как шоколадный пудинг и звонок мамы помогли создать новую конструкцию космических телескопов

Как мы уже выяснили, размещение телескопов в космосе дает огромное преимущество. Но отправка таких устройств в космос осложняется в силу их тяжелых и крупногабаритных рефлекторных антенн. Их размеры приводят к ограничениям при запуске и рискованным схемам развертывания.

Кроме того, традиционные внеатмосферные радиотелескопы используют в качестве отражателей параболические тарелки, которые собирают излучение и фокусируют его в определенной точке. Чтобы направить «взгляд» такого телескопа в нужное место, исследователям космоса приходится перемещать всю тарелку. Делать это, когда телескоп находится в космосе, крайне сложно.

Решением всех трех проблем может стать проект Large Balloon Reflector, идея которого родилась благодаря шоколадному пудингу и телефонному звонку.

Около 30 лет назад молодому инженеру Кристоферу Уокеру позвонила мама, в то время как он готовил шоколадный пудинг. Кристофер снял трубку, выключил плиту и накрыл десерт полиэтиленовой пленкой, чтобы сохранить его свежим. Когда инженер освободился и вернулся на кухню, то обнаружил отражение потолочной лампочки накаливания, зависшее над диваном. Оказалось, что пленка на пудинге приобрела вогнутую форму и сработала как линза. Отражение лампочки натолкнуло Кристофера на идею нового решения для космических телескопов.

История с пудингом навела Кристифера на размышления, которые получили развитие в проекте Large Balloon Reflector (LBR). Это космический телескоп, который состоит из надувного сферического рефлектора, размещенного внутри гораздо большего стратосферного шара-носителя. Эдакий гигантский пляжный мяч, который одновременно служит средством запуска с поверхности планеты и содержит оборудование, позволяющее наблюдать за бескрайними просторами Вселенной.

Кроме того, конструкция Кристофера Уокера позволит наводить телескоп на нужную точку во Вселенной, перемещая только антенну внутри полупрозрачной сферы. Сферический телескоп также имеет большое поле зрения, поэтому может отображать большие части космоса, не двигаясь.

Разница в цене по сравнению с традиционными телескопами еще более существенна: по оценкам Уокера, стоимость отправки на орбиту надувного телескопа составит около 200 миллионов долларов — в 50 раз дешевле, чем запуск «Джеймса Уэбба».

По словам автора проекта, LBR может изучать происхождение звезд, планет, молекулярных облаков и галактик. Он способен выполнять наблюдения с высоким спектральным и пространственным разрешением из ближнего космоса или с орбиты Земли.

Кристофер отправил свою идею в программу NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC), которая поддерживает и финансирует прорывные идеи, способные изменить будущие миссии агентства. Доказав, что LBR работает как задумано, Уокер получил грант на разработку космической версии своего надувного телескопа.

Благодаря финансированию NIAC и гранту Научной лаборатории ВМС США Уокер смог разработать и продемонстрировать работу надувной антенны LBR диаметром около 10 метров, которая была запущена в стратосферу на воздушном шаре. Для сравнения, апертура космического телескопа «Джеймс Уэбб» имеет диаметр около 6,5 метров.

Следующий этап реализации технологии — демонстрация высокоскоростной связи на низкой околоземной орбите. Антенну планируют отправить в космос на борту спутника CubeSat размером с коробку из-под обуви под названием CatSat. После достижения низкой околоземной орбиты система развертывания надувных антенн CatSat высвободится из своего контейнера, надуется до диаметра около 4.5 метров и начнет передавать фотографии Земли в высоком разрешении.

Однако, как и во всем, что касается космической науки, обеспечить финансирование миссии будет почти так же сложно, как и разработать технологию. Возможно, если результаты запусков будут успешными, в будущем мы сможем исследовать космос с помощью телескопов конструкции LBR. Трудно поверить, что все началось с того, что однажды вечером Кристофер решил поужинать десертом.