Астрономия 21 века

Космические обсерватории

Космические обсерватории играют большую роль в развитии астрономии. Величайшие научные достижения последних десятилетий в опираются на знания, полученные при помощи космических аппаратов.

Большой объём информации о небесных телах не доходит до земли т.к. ей мешает атмосфера которой мы дышим. Большая часть инфракрасного и ультрафиолетового диапазона, а также рентгеновские и гамма-лучи космического происхождения недоступны для наблюдений с поверхности нашей планеты. Для изучения космоса в этих диапазонах необходимо вывести телескоп за пределы атмосферы. Результаты исследований полученные с помощью космических обсерваторий перевернули представление человека о вселенной.

Первые космические обсерватории существовали на орбите недолго, но развитие технологий позволило создать новые инструменты для исследования вселенной. Современный космический телескоп - уникальный комплекс который разрабатывается и эксплуатируется совместно учеными многих стран в течении нескольких десятков лет. Наблюдения полученные с помощью многих космических телескопов  доступны для бесплатного использования учёными и просто любителями астрономии со всего мира.

Инфракрасные телескопы

Предназначены для проведения космических наблюдений в инфракрасном диапазоне спектра. Недостатком этих обсерваторий является их большой вес. На орбиту помимо телескопа приходится выводить охладитель, который должен уберечь ИК-приёмник телескопа от фонового излучения - инфракрасных квантов, испускаемых самим телескопом. Это привело к тому, что за всю историю космических полётов на орбите работало очень мало инфракрасных телескопов.

Хаббловский космический телескоп

Изображение ESO

24 апреля 1990 г. с помощью американского шаттла  "Дискавери" STS-31 была выведена на орбиту крупнейшая околоземная обсерватория - космический телескоп "Хаббл" весом более 12т. Этот телескоп результат совместного проекта НАСА и Европейского космического агентства. Работа космического телескопа "Хаббл" рассчитана на длительный срок.  полученные с его помощью данные доступны на сайте телескопа для бесплатного пользования астрономами всего мира.

Ультрафиолетовые телескопы

Озоновый слой окружающий нашу атмосферу практически полностью поглощает ультрафиолетовое излучение Солнца и звёзд, поэтому УФ-кванты можно регистрировать только за его пределами. Интерес астрономов к УФ-излучению обусловлен тем, что в этом диапазоне спектра излучает самая распространённая молекула во Вселенной - молекула водорода. Первый ультрафиолетовый телескоп-рефлектор с диаметром зеркала 80 см был выведен на орбиту в августе 1972 г. на совместном американо-европейском спутнике "Коперник".

Рентгеновские телескопы

Рентгеновские лучи доносят до нас из космоса информацию о мощных процессах связанных с рождением звёзд. Высокая энергия рентгеновских и гамма-квантов позволяет регистрировать их по одиночке, с точным указанием времени регистрации.  Благодаря тому, что детекторы рентгеновского излучения относительно легки в изготовлении и имеют небольшой вес, рентгеновские телескопы устанавливались на многих орбитальных станциях и даже межпланетных космических кораблях. Всего в космосе побывало более сотни таких инструментов.

Гамма-телескопы

Гамма-излучение имеет близкую природу к рентгеновскому излечению.  Для регистрации гамма-лучей используются методы схожие с методами применяемыми для исследований рентгеновского излучения. Поэтому зачастую на космических телескопах исследуют одновременно как рентгеновские, так и гамма-лучи. Гамма-излучение принимаемое этими телескопами доносит до нас информацию о процессах, происходящих внутри атомных ядер, а также о превращениях элементарных частиц в космосе.

 

Электромагнитный спектр, исследуемый в астрофизике

 

Длинны волн	Область спектра	Прохождение сквозь земную атмосферу	Приемники излучения	Методы исследования
<=0,01 нм	Гамма-излучение	Сильное поглощение O, N2, O2, O3 и другими молекулами воздуха	Счетчики фотонов, ионизационные камеры, фотоэмульсии, люминофоры	В основном внеатмосферные (космические ракеты, искусственные спутники)
0,01-10 нм	Рентгеновское излучение	Сильное поглощение O, N2, O2, O3 и другими молекулами воздуха	Счетчики фотонов, ионизационные камеры, фотоэмульсии, люминофоры	В основном внеатмосферные (космические ракеты, искусственные спутники)
10-310 нм	Далекий ультрафиолет	Сильное поглощение O, N2, O2, O3 и другими молекулами воздуха	Фотоэлектронные умножители, фотоэмульсии	Внеатмосферные
310-390 нм	Близкий ультрафиолет	Слабое поглощение	Фотоэлектронные умножители, фотоэмульсии	С поверхности Земли
390-760 нм	Видимое излучение	Слабое поглощение	Глаз, фотоэмульсии, фотокатоды, полупроводниковые приборы	С поверхности Земли
0,76-15 мкм	Инфракрасное излучение	Частые полосы поглощения H2O, CO2, и др.	Болометры, термопары, фотосопротивления, специальные фотокатоды и фотоэмульсии	Частично с поверхности Земли
15 мкм - 1 мм	Инфракрасное излучение	Сильное молекулярное поглощение	Болометры, термопары, фотосопротивления, специальные фотокатоды и фотоэмульсии	С аэростатов
> 1 мм	Радиоволны	Пропускается излучение с длинной волны около 1 мм, 4,5 мм, 8 мм и от 1 см до 20 м	Радиотелескопы	С поверхности Земли

 

Космические обсерватории

 

Агентство, страна	Название обсерватории	Область спектра	Год запуска
CNES & ESA, Франция, Европейский Союз	COROT	Видимое излучение	2006
CSA, Канада	MOST	Видимое излучение	2003
ESA & NASA, Европейский Союз, США	Herschel Space Observatory	Инфракрасное	2009
ESA, Европейский Союз	Darwin Mission	Инфракрасное	2015
ESA, Европейский Союз	Gaia mission	Видимое излучение	2011
ESA, Европейский Союз	International Gamma Ray Astrophysics Laboratory (INTEGRAL)	Гамма-излучение, Рентген	2002
ESA, Европейский Союз	Planck satellite	Микроволновое	2009
ESA, Европейский Союз	XMM-Newton	Рентген	1999
IKI & NASA, Россия, США	Spectrum-X-Gamma	Рентген	2010
IKI, Россия	RadioAstron	Радио	2008
INTA, Испания	Low Energy Gamma Ray Imager (LEGRI)	Гамма-излучение	1997
ISA, INFN, RSA, DLR & SNSB	Payload for Antimatter Matter Exploration and Light-nuclei Astrophysics (PAMELA)	Particle detection	2006
ISA, Израиль	AGILE	Рентген	2007
ISA, Израиль	Astrorivelatore Gamma ad Immagini LEggero (AGILE)	Гамма-излучение	2007
ISA, Израиль	Tel Aviv University Ultraviolet Explorer (TAUVEX)	Ультрафиолет	2009
ISRO, Индия	Astrosat	Рентген, Ультрафиолет, Видимое излучение	2009
JAXA & NASA, Япония, США	Suzaku (ASTRO-E2)	Рентген	2005
KARI, Корея	Korea Advanced Institute of Science and Technology Satellite 4 (Kaistsat 4)	Ультрафиолет	2003
NASA & DOE, США	Dark Energy Space Telescope	Видимое излучение
NASA, США	Astromag Free-Flyer	Элементарные частицы	2005
NASA, США	Chandra X-ray Observatory	Рентген	1999
NASA, США	Constellation-X Observatory	Рентген
NASA, США	Cosmic Hot Interstellar Spectrometer (CHIPS)	Ультрафиолет	2003
NASA, США	Dark Universe Observatory	Рентген
NASA, США	Fermi Gamma-ray Space Telescope	Гамма-излучение	2008
NASA, США	Galaxy Evolution Explorer (GALEX)	Ультрафиолет	2003
NASA, США	High Energy Transient Explorer 2 (HETE 2)	Гамма-излучение, Рентген	2000
NASA, США	Hubble Space Telescope	Ультрафиолет, Видимое излучение	1990
NASA, США	James Webb Space Telescope	Инфракрасное	2013
NASA, США	Kepler Mission	Видимое излучение	2009
NASA, США	Laser Interferometer Space Antenna (LISA)	Гравитационное	2018
NASA, США	Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR)	Рентген	2010
NASA, США	Rossi X-ray Timing Explorer	Рентген	1995
NASA, США	SIM Lite Astrometric Observatory	Видимое излучение	2015
NASA, США	Spitzer Space Telescope	Инфракрасное	2003
NASA, США	Submillimeter Wave Astronomy Satellite (SWAS)	Инфракрасное	1998
NASA, США	Swift Gamma Ray Burst Explorer	Гамма-излучение, Рентген, Ультрафиолет, Видимое излучение	2004
NASA, США	Terrestrial Planet Finder	Видимое излучение, Инфракрасное
NASA, США	Wide-field Infrared Explorer (WIRE)	Инфракрасное	1999
NASA, США	Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE)	Инфракрасное	2009
NASA, США	WMAP	Микроволновое	2001