В обсерватории Паранал, где стоит Очень большой телескоп ESO, появился новый инструмент. Он называется MOONS — это сокращение от «Многообъектный оптический спектрограф ближнего инфракрасного диапазона». Его задача — изучать далекие галактики и заглядывать в самые глубины Млечного Пути.
У этого прибора необычная конструкция. В его передней части расположены около тысячи роботизированных манипуляторов, и каждый держит кусочек оптоволокна. Их единственная работа — направлять волокна на конкретные звезды или галактики, чтобы прибор мог снимать показания со множества объектов одновременно.
Один из инженеров проекта, Мартин Блэк, объясняет, насколько это облегчает жизнь астрономам. Раньше использовали металлические пластины с просверленными отверстиями: ученые вручную расставляли волокна под нужные объекты, а ночью устанавливали пластину на телескоп. Потом появились роботизированные руки, но они перемещали волокна по одному, и с ростом числа объектов рос риск, что провода запутаются и повредят оборудование. Поэтому инженеры создали систему, где все волокна уже на месте, а роботы лишь управляют их положением.
В тыльной части MOONS волокна сходятся в массивный корпус весом восемь тонн, внутри которого находятся два спектрографа. Их работа — разлагать свет на отдельные цвета, как призма превращает луч в радугу. По этому спектру ученые определяют химический состав объектов или их скорость. И таких спектров прибор сможет собирать тысячи за одну ночь. Раньше астрономы могли получить один спектр на любимую звезду и детально его изучать, а теперь речь идет о десяти тысячах спектров за ночь.
MOONS работает не в видимом, а в инфракрасном диапазоне, с более длинными волнами. Это позволяет видеть сквозь пыль. В центре Млечного Пути есть темные полосы — это как раз пылевые облака, которые мешают наблюдениям в обычном свете. MOONS их практически не замечает. С его помощью планируют изучать движение и состав звезд, скрытых за этими облаками, и восстанавливать историю нашей галактики. Это называют галактической археологией.
Но MOONS смотрит не только внутрь Млечного Пути, но и далеко за его пределы — на древние галактики. Он поможет оценить, как быстро в них рождались звезды, как они двигались, и как эти галактики вписываются в общую структуру Вселенной, которая, как считается, повторяет карту темной материи. А поскольку Вселенная расширяется, свет от самых удаленных объектов смещается в инфракрасную область, и для таких наблюдений MOONS подходит идеально.
Путь к этому моменту был непростым. Одна из главных проблем — роботы-манипуляторы, которые работают в тесном пространстве и могут столкнуться. Инженеры покрыли их токопроводящей краской и подали напряжение: если руки соприкасаются, система улавливает ток и отключается, предотвращая повреждения. Чтобы проверить это, нужна была очень твердая рука для имитации удара, и поиск решения порой напоминал гигантскую научную игру.
Прибор работает при экстремально низких температурах, некоторые части охлаждаются до минус 140 градусов по Цельсию. При таком холоде все детали сжимаются по-разному, в зависимости от материала. Чтобы компенсировать это, инженеры с помощью лазеров рассчитывали положение каждой детали с таким расчетом, чтобы после охлаждения она оказалась точно на своем месте. Ошибка могла стоить не только денег, но и дней на разогрев и повторную настройку: на нагревание одной части уходит 48 часов и пять тысяч тонн жидкого азота, а потом еще около десяти дней на обратный процесс.
Читайте также:
Helogen строит заводы в космосе для производства медицинских материалов
Космический корабль отправится к Альфа Центавре в 2029 году, но долетит только через 80 000 лет
«Джеймс Уэбб» увидел, почему формирование планет оказалось гонкой со временем