Обращенные к звездам. Прошлое, настоящее и будущее астрономии

Наша атмосфера, помимо того что мешает изучать свет, достигающий поверхности земли, еще и блокирует огромную часть светового излучения, которая в результате вообще не достигает нас. Большую часть излучений на более коротких или более длинных волнах, идущих к нам из космоса, — излучений, невидимых для наших глаз, но бесценных для исследования, если мы сможем уловить их с помощью телескопа, — атмосфера просто не пропускает. Что именно задерживает волну, зависит от ее длины. Гамма-лучи и рентгеновские лучи с их чрезвычайно высокими энергиями и крошечными длинами волн отражаются от верхних слоев атмосферы. Ультрафиолетовое излучение проникает в небольших количествах (по крайней мере, достаточных, чтобы мы все время от времени обгорали на солнце), но в основном его задерживают молекулы кислорода в озоновом слое. Также до нас частично доходит инфракрасное излучение, но более длинные инфракрасные волны блокируются в атмосфере молекулами водяного пара и углекислого газа. И только в диапазоне радиочастот (субмиллиметровые и более длинные волны) излучение снова начинает проникать через атмосферу.

Исследовать излучения вне этих пределов, особенно за пределами инфракрасного и субмиллиметрового диапазонов, можно и с Земли, но для этого необходимо исключить как можно большее количество водяного пара. Уже тех преимуществ, которые дает нам расположение обсерваторий в высокогорных и засушливых местах, достаточно, чтобы значительно улучшить данные с телескопов, ведущих наблюдение за этими излучениями.

Это одна из причин, почему Чили — такое притягательное место для астрономов. Пустыня Атакама, как известно, является самым засушливым местом в мире, не считая полюсов. Оптические обсерватории в Чили в основном расположены в центральных и северных предгорьях Анд, но на возвышенностях Атакамы построены такие обсерватории, как Atacama Large Millimeter Array (ALMA) — радиоинтерферометр, состоящий из шестидесяти шести антенн. Расположенный на высоте более 5000 метров над уровнем моря, он дал нам первое представление о планетах, которые рождаются вокруг молодых звезд, соединяясь из тонких дисков газа и пыли, и в конечном итоге образуют планетные системы, подобные нашей Солнечной системе. А также о галактиках, сталкивающихся друг с другом на расстоянии тринадцати миллиардов световых лет, настолько отдаленных, что свет, обнаруженный антеннами, был испущен двумя галактиками в самый ранний период существования нашей Вселенной, менее чем через миллиард лет после Большого взрыва. Эта обсерватория также была одним из элементов общепланетного интерферометра, который сделал первый снимок черной дыры.

Однако работа на самой площадке телескопа может быть чрезвычайно сложной. Техническому персоналу, работающему с антеннами или вспомогательной инфраструктурой, приходится использовать переносные кислородные приборы, а в здание обсерватории кислород подается по трубопроводу. Сотрудники спят в Центре обеспечения эксплуатации, который находится на относительно небольшой высоте — около 2900 метров. Тем не менее, какой бы впечатляющей ни была высота ALMA над уровнем моря, она все равно находится в самой нижней части атмосферы нашей планеты. Чтобы увидеть больше, нам нужно подняться выше. Гораздо выше.

Идея поместить телескоп в самолет и просто взлететь с ним на большую высоту возникла еще в 1960-х годах. Одной из первых бортовых обсерваторий был двенадцатидюймовый телескоп, установленный в кабине принадлежащего НАСА самолета Learjet таким образом, чтобы смотреть в герметичное круглое отверстие прямо перед крылом самолета. Learjet летал на высоте 15 000 метров (астроном внутри работал в шлеме и кислородной маске), а его телескоп использовался для изучения инфракрасного излучения других планет нашей Солнечной системы, новорожденных звезд и черных дыр в центрах других галактик.