Легче, чем кажется: прямоугольное зеркало сделает поиск экзопланет в 10 раз проще

С тех пор как Галилей впервые направил телескоп на звёзды, технология наблюдения космоса претерпела огромные изменения. Несмотря на это, классическая круглая конструкция телескопов остаётся практически неизменной: зеркала и линзы собирают свет и направляют его на детекторы. Но может ли такая форма быть оптимальной для поиска экзопланет, где потенциально может существовать жизнь? Недавнее исследование предлагает кардинально новый подход — телескоп с предельно прямоугольным зеркалом.

Современные телескопы: вершина инженерной мысли

Сегодняшние телескопы, такие как "Хаббл", JWST, Очень Большой Телескоп и обсерватория Веры Рубин, впечатляют своими возможностями. Однако даже эти гиганты имеют ограничения. Чтобы найти планету, похожую на Землю, нам нужно смотреть в инфракрасном диапазоне, где вода излучает свет с длиной волны около 10 микрон. JWST уже способен на такие наблюдения, но главная проблема — отделить свет маленькой планеты от яркости её звезды.

JWST с зеркалом диаметром 6,5 метра — самый большой космический телескоп на сегодня. Но для того, чтобы различить землеподобную планету на расстоянии до 30 световых лет, необходим телескоп с зеркалом диаметром около 20 метров. Создание такого гиганта в космосе — задача, которая сегодня выходит за пределы технологий.

Почему не увеличить размер, а изменить форму?

Увеличение диаметра зеркала — не единственный путь. Можно использовать более короткие длины волн, например, видимый свет, но тогда возникает другая проблема: солнце в видимом диапазоне ярче планеты в 10 миллиардов раз. Чтобы заблокировать свет звезды, нужна исключительная точность. Простые фильтры не помогут — блики всё равно будут мешать.

Одна из перспективных идей — двухкомпонентная система, где космический аппарат-затенитель закрывает свет звезды перед телескопом. Примером служит миссия Proba-3, где два спутника на расстоянии 150 метров создают искусственное затмение. Однако для поиска экзопланет затенитель должен находиться на десятках тысяч метров от телескопа, что значительно усложняет задачу.

Прямоугольное зеркало — инновационное решение

Группа учёных под руководством профессора Хайди Ньюберг из Политехнического института Ренсселера предложила использовать зеркало с необычной формой: прямоугольное, размером 1 на 20 метров. Такая конструкция сочетает преимущества большого зеркала, но при этом занимает меньше площади, чем JWST.

Несмотря на технические вызовы, такая форма позволит получать изображения до 27 землеподобных планет в радиусе 30 световых лет. Это открывает новые перспективы в поиске планет с условиями, пригодными для жизни.