15 лет работы и тысячи открытий: научный мир прощается с телескопом WISE

Космический инфракрасный телескоп NASA WISE (NEOWISE c 2013 года) завершил свою работу и сгорит в атмосфере Земли к концу этого года. Как прошли 15 лет его работы в космосе, почему его миссия подходит к концу, какие открытия он совершил и какой телескоп придёт ему на замену?

WISE в космосе, иллюстрация. Credit: NASA.

Космический телескоп WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer, русс. «Широкоугольный инфракрасный обзорный исследователь», также слово wise переводится с английского как «мудрый») был предложен в 1999 году, однако в том же году проект отклонили. Возможно, история телескопа на этом бы и завершилась, если бы не провал предшественника WISE — телескопа WIRE. Он был запущен в марте 1999 года и у него сразу же начались проблемы из-за утечки хладагента, поэтому в сентябре 2000 года его миссия была завершена. В 2001 году проект WISE повторно представляется в NASA, а в марте 2003 года выбирается для дальнейших работ и получает финансирование.

Все эти годы проект WISE «проталкивал» через бюрократические тернии астрофизик Эдвард Райт из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, он же возглавлял миссию на протяжении всего времени.

Конструкция телескопа WISE. Credit: NASA/JPL.

WISE по своей конструкции напоминает телескоп WIRE и построен на базе спутниковой платформы RS-300 компании Ball Aerospace & Technologies. Стартовая масса составила 661 кг, энергией аппарат обеспечивался с помощью солнечных батарей. У WISE нет двигательной установки, ориентация в пространстве осуществлялась с помощью системы маховиков. В этом нет ничего необычного, подобная система установлена, например, на «Хаббле». Связь осуществлялась с помощью антенны с высоким коэффициентом усиления в Ku-диапазоне (12–18 ГГц) через американскую геостационарную спутниковую систему слежения и ретрансляции данных TDRSS. Так как передача данных не могла быть постоянной, WISE мог накапливать около 96 Гб данных в бортовом накопителе информации. Диаметр главного зеркала телескопа — 40 см, WISE мог фиксировать излучение с длинами волн 3,4, 4,6, 12 и 22 мкм. Для охлаждения самых чувствительных детекторов использовался водород, который хранился в твёрдом состоянии в криостате.

WISE во время сборки. Credit: NASA/Moore/VAFB.

В космос WISE был запущен 14 декабря 2009 года с космодрома Ванденберг в Калифорнии при помощи ракеты-носителя Delta II (кстати, семейство ракет Delta в этом году тоже ушло в историю). Телескоп был выведен на почти круговую солнечно-синхронную орбиту с высотой около 525 км. Благодаря такой орбите WISE мог двигаться вместе с терминатором — линией светораздела, отделяющей освещённую часть планеты от неосвещённой, т. е. ночи от дня. Телескоп всегда был направлен от Земли, а его солнечные батареи ориентированы к Солнцу.

Работа телескопа состояла из двух этапов:

WISE, или «Холодная миссия»;
NEOWISE, или «Тёплая миссия».

Приборная крышка была успешно сброшена 29 декабря 2009 года после того, как была проведена подготовка и проверка систем, а 6 января 2010 года был опубликован первый снимок, полученный WISE. На нем был запечатлён участок неба в созвездии Киля. 14 января начался обзор неба.

Первый снимок WISE. Так как телескоп работает в инфракрасном диапазоне спектра, цвета хоть и отображают разные длины волн, но являются условными: синий, зелёный и красный соответствует длинам волн 3,4, 4,6 и 12 мкм соответственно. Credit: NASA/JPL-Caltech/UCLA.

1 февраля 2011 года запасы твёрдого водорода закончились, однако за это время WISE сделал почти 2,7 миллиона снимков, открыл почти 35 тысяч новых астероидов и комет, а также уточнил характеристики ещё более 150 тыс. малых небесных тел Солнечной системы! Также он изучил её отдалённые регионы и не обнаружил неизвестных планет массой Сатурна и более, что сужает диапазон массы гипотетической девятой планеты. WISE обнаружил большое число новых звёзд, в том числе и уникальный коричневый карлик класса Y — WISE 0350-5658. Также WISE смог обнаружить несколько экзопланет, т. е. планет, находящихся вне Солнечной системы. Все данные, в том числе и по дальней Вселенной, занесены в открытые каталоги unWISE и CatWISE и до сих пор используются учёными по всему миру, в том числе и в России.

После того как закончился твёрдый водород, WISE смог работать только с длинами волн 3,4 и 4,6 мкм. Для сенсоров на этих длинах волн не требуется очень сильное охлаждение, и WISE смог поддерживать низкую температуру самостоятельно, без водорода. Однако телескоп не сразу начал наблюдения по новой программе, а только через 2 года, в декабре 2013. Это связано с тем, что специалисты подготавливали новую программу наблюдений и новое программное обеспечение, а NASA выбивало финансирование для расширенной научной программы (работа специалистов, антенн на Земле и т. д. тоже требует денег). В декабре 2013 года началась «Тёплая миссия», а WISE получил обозначение NEOWISE (Near-Earth Object WISE, русс. «Широкоугольный инфракрасный обзорный исследователь объектов, сближающихся с Землёй»). Теперь телескоп начал активно изучать Солнечную систему с целью обнаружения астероидов и комет.

NEOWISE открыл десятки тысяч малых небесных тел в Солнечной Системе, а также смог обнаружить различные объекты и за её пределами. Теперь множество астероидов и комет имеют в своём обозначении аббревиатуры WISE и NEOWISE, так как были открыты этим аппаратом.

Но история этого телескопа окончательно подошла к концу. Он не может корректировать высоту орбиты, поэтому постепенно теряет энергию, скорость и, следовательно, высоту, тормозя о разреженную среду околоземной орбиты. Первоначальные расчёты предполагали, что NEOWISE проработает до 2025 года, но высокая солнечная активность привела к увеличению плотности среды и ускорению торможения телескопа. Его орбита стала слишком низкой и он более не может вести наблюдения.

Около полуночи 31 июля 2024 года NEOWISE провёл последние наблюдения и сделал 26886704 по счёту снимок, на котором запечатлён участок неба из созвездия Печи. В правом нижнем углу изображения видна эллиптическая галактика NGC 1339, расположенная на расстоянии около 64 млн световых лет от нас, а выше центра видна двойная звёздная система с периодом обращения около суток.

Последний снимок WISE. Credit: NASA/JPL-Caltech/UCLA.

8 августа, после того, как все оставшиеся ценные данные были пересланы на Землю, на борт телескопа были переданы команды на отключение систем связи. Ожидается, что в конце года телескоп войдёт в атмосферу Земли и сгорит в ней.

А что на замену? Исследования дальней Вселенной уже давно проводит инфракрасный телескоп «Джеймс Уэбб», который превосходит WISE во всём кроме того, что может легко находить и исследовать малые небесные тела Солнечной системы. Частично в инфракрасном диапазоне работают «Хаббл», «Эвклид» и другие обсерватории, но они тоже созданы для изучения Вселенной. Наиболее полноценной заменой станет создаваемый телескоп NASA NEO Surveyor, его запустят после 2028 года.