Сегодня в 20:00 по Киеву NASA объявит об очередных открытиях, сделанных космической обсерваторией "Кеплер". Вероятнее всего, речь пойдет о новых, похожих на Землю, планетах, поиск которых и является основной функцией телескопа. А также об анализе данных с использованием машинного обучения от Google. Прямая трансляция будет доступна по ссылке.
Пока мы ждем, предлагаем вспомнить, что, собственно, представляет собой сам проект.
Мал, да удал
"Кеплер" - проект удивительный. Это телескоп, который вращается по орбите вокруг Солнца. В отличие от остальных затей NASA, "Кеплер" конструктивно довольно прост, невелик и относительно недорог. Запуск этого проекта обошелся всего в $600 млн (сущие копейки по меркам NASA: как полтора запуска GPS-спутника или десяток полетов на Falcon). Сам же аппарат сравним по длине и высоте с Tesla Model S. Это не 13-метровый "Хаббл". И тем более не телескоп "Джеймс Уэбб" за $10 млрд. При этом маленький "Кеплер" решает глобальную, чуть ли не экзистенциальную задачу: именно благодаря этому телескопу ученые смогли доказать, что Земля в целом не так уж и уникальна, она лишь одна из многих планет во Вселенной.
Помимо скромных размеров, телескоп еще и довольно прост конструктивно. Кеплер оснащен фотометром — прибором для измерения силы света, если говорить совсем грубо. Все, что он делает — "рассматривает" одну единственную область космического пространства. Если вы глянете летней ночью в направлении созвездий Лебедя и Лиры, то знайте — "Кеплер" тоже туда смотрит.
Credit: Carter Roberts / Eastbay Astronomical Society.
"Кеплер" постоянно наблюдает за 150 тыс. звезд. Общее число звезд в нашей галактике от 200 до 400 млрд. То есть телескоп видит только 0,00005%.
Этот участок неба был выбран не просто так. Там много звезд, за изменением яркости которых и следит телескоп. Зачем? Предположим, вокруг наблюдаемой звезды вращается планета. С такого расстояния просто так ее, конечно, не увидишь. Но когда она "проходит по диску" своего солнца, его яркость меняется, причем с равной периодичностью. Кеплер как раз и фиксирует такие изменения. Причем делает это с очень высокой частотой, чтоб ничего не пропустить. Такой метод поиска планет назвали "транзитным", на сегодня он — лучший из всех возможных.
С помощью транзитного метода "Кеплер" менее чем за 10 лет работы обнаружил более 4,5 тысяч таких объектов. Почти 2,5 тысячи из них — подтвержденные экзопланеты: их проверили и с помощью других инструментов, кроме "Кеплера".
Найденные экзопланеты уже даже смогли классифицировать. На данный момент выделяют три типа: газовые гиганты (такие как, скажем, Юпитер), горячие-супер-Земли (планеты, значительно превышающие по размеру Землю, но с массой намного меньше газовых гигантов) и ледяные гиганты. Но главной целью "Кеплера", разумеется, был поиск планет, по характеристикам, схожих с Землей.
Согласно данным NASA, сейчас есть 30 потенциальных кандидатов в объекты такого типа. Альтернативная история
Страшно подумать, но этих открытий, да и самого проекта "Кеплер" могло и не быть. Проект развивался довольно туго. Уильяму Боруцки, одному из создателей телескопа, и его коллегам понадобилось более 10 лет на то, чтоб разработать жизнеспособный концепт и доказать его пригодность.
Еще в 1984 году Боруцки высказал предположение, что, используя косвенные методы наблюдений, изучив с Земли одновременно более 10 тысяч звезд, можно отыскать объекты, схожие по размеру с Юпитером. Но вот для того, чтоб найти планету, аналогичную по размеру Земле, наблюдение необходимо вести непосредственно из космоса. NASA идея понравилась, агентство даже выделило деньги на проведение исследований и создание прототипа аппарата, который мог бы работать за пределами Земли.
Однако проект постигла техническая неудача — в ходе исследования был уничтожен один из фотометров.
В 1992 году в условиях сокращения финансирования агентство запустило "лоукост" программу Discovery Program, посвященную научным исследованиям Солнечной системы. В рамках этой программы был предложен проект FRESIP (FRequency of Earth-Size Inner Planets), главной целью которого был поиск экзопланет.
Проект нравился многим, однако то не дотягивал технически — существующие детекторы были недостаточно точны, то решение получалось стоимостью с "Хаббл". Команда билась над задачей около 10 лет, за которые успела получить четыре отказа, исправить недоработки, усовершенствовать технологии. Помимо Боруцки, в проекте участвовали зубры астрономии: Карл Саган, Джилл Тартер, Дэвид Коч. Именно они в 1996 году настояли на смене названия. Так вместо FRESIP появился "Кеплер".
Зеленый свет проект получил в декабре 2001 года. А в начале марта 2009 года с мыса Канаверал стартовала ракета Delta II, которая и запустила "Кеплер" в космос. Аппарат успешно проработал около четырех лет, после чего из строя вышли два из четырех маховиков. Маховики нужны были для того, чтоб подруливать аппарат, корректировать его орбиту и направление, и были чуть ли не единственными деталями "Кеплера", которые потенциально могли сломаться.
После поломки точная ориентация телескопа в пространстве стала невозможной.
Команде проекта понадобилось несколько месяцев, чтоб придумать, как управлять аппаратом и разработать альтернативный подход к исследованиям. В качестве стабилизирующей силы было решено использовать т. н. давление светового излучения в комбинации с оставшимися маховиками и двигателем. А вместо изучения единственной области неба телескоп будет переключаться на разные участки в плоскости эклиптики. Вторая миссия "Кеплера" получила название К2.
Миссия К2: теперь "Кеплер" следит не за одним большим участком неба, а за участками, расположенными вдоль эклиптики