Гершель

Гершель — это космическая обсерватория, работавшая в инфракрасном и субмиллиметровом диапазонах, созданная Европейским космическим агентством (ЕКА) при участии НАСА. Запущенная 14 мая 2009 года, она стала крупнейшим телескопом такого типа, когда-либо выведенным на орбиту, и предназначалась для изучения холодных и пылевых объектов Вселенной, включая области звездообразования, межзвёздную среду, галактики и атмосферы планет Солнечной системы.

История создания и запуск

Проект «Гершель» (первоначально назывался FIRST — Far Infrared and Submillimetre Telescope) был утверждён ЕКА в 1993 году как часть программы Horizon 2000. Название было дано в честь британского астронома немецкого происхождения Уильяма Гершеля, открывшего инфракрасное излучение в 1800 году. Основной целью миссии стало наблюдение холодных объектов с температурой от 5 до 50 К, которые излучают преимущественно в далёком инфракрасном диапазоне, недоступном для наземных телескопов из-за поглощения атмосферой.

Телескоп был запущен 14 мая 2009 года с космодрома Куру во Французской Гвиане с помощью ракеты-носителя «Ариан-5» (полёт V188). Вместе с ним на орбиту был выведен другой аппарат ЕКА — космическая обсерватория «Планк», предназначенная для изучения реликтового излучения. «Гершель» был выведен на гало-орбиту вокруг точки Лагранжа L2 системы Солнце — Земля, находящейся на расстоянии около 1,5 миллиона километров от Земли. Такая орбита обеспечивала стабильные тепловые условия и минимальное влияние излучения Земли и Луны.

Устройство и характеристики

Зеркало и телескоп

Основным элементом «Гершеля» являлось составное зеркало диаметром 3,5 метра, изготовленное из карбида кремния (SiC). Это было крупнейшее зеркало космического телескопа на момент запуска (позже его превзошёл телескоп «Джеймс Уэбб»). Зеркало состояло из 12 сегментов, спаянных между собой, и имело массу около 300 кг. Оно было охлаждено до температуры около 80 К для снижения собственного теплового излучения.

Криогенная система

Для работы детекторов в инфракрасном диапазоне требовалось глубокое охлаждение. «Гершель» использовал криостат с жидким гелием (сверхтекучий He-II при температуре 1,65 К). Запас гелия составлял около 2300 литров, что обеспечивало работу миссии в течение примерно 3,5 лет. После исчерпания гелия в апреле 2013 года наблюдения прекратились, и телескоп был переведён на орбиту захоронения.

Научные приборы

На борту «Гершеля» были установлены три основных инструмента:

• HIFI (Heterodyne Instrument for the Far Infrared) — гетеродинный спектрометр высокого разрешения, работавший в диапазоне 480–1250 ГГц и 1410–1910 ГГц. Использовался для изучения химического состава межзвёздной среды, атмосфер планет и комет.
• PACS (Photodetector Array Camera and Spectrometer) — камера и спектрометр, работавшие в диапазоне 55–210 мкм. Предназначался для получения изображений и спектроскопии холодных объектов, таких как протопланетные диски и галактики.
• SPIRE (Spectral and Photometric Imaging Receiver) — фотометр и спектрометр, работавшие в диапазоне 200–670 мкм. Использовался для картирования крупных областей неба и изучения холодной пыли.

Научные результаты

Миссия «Гершель» принесла значительный вклад в астрономию. Среди ключевых достижений:

• Звездообразование: телескоп обнаружил ранее невидимые области звездообразования в молекулярных облаках, включая самые холодные и плотные ядра, где формируются маломассивные звёзды. Было выявлено, что процесс звездообразования в галактиках идёт более активно, чем считалось ранее.
• Химия межзвёздной среды: HIFI позволил обнаружить множество сложных органических молекул в космосе, включая водяной пар, метанол, формальдегид и цианистый водород. В частности, была открыта вода в атмосферах газовых гигантов и в протопланетных дисках.
• Галактики и эволюция Вселенной: «Гершель» провёл глубокие обзоры неба (например, обзор H-ATLAS), выявив тысячи далёких галактик, активных в инфракрасном диапазоне. Это позволило оценить темпы звездообразования на разных этапах космической истории, вплоть до эпохи реионизации.
• Кометы и астероиды: телескоп изучал состав комет, в частности кометы 103P/Хартли, и обнаружил в её атмосфере водяной пар, соотношение изотопов которого указывало на происхождение воды в Солнечной системе.
• Планеты Солнечной системы: «Гершель» проводил наблюдения атмосфер Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна, а также спутников, таких как Титан и Энцелад. Были получены данные о содержании водяного пара и других газов в их атмосферах.

Завершение миссии

29 апреля 2013 года «Гершель» исчерпал запас жидкого гелия, что привело к прекращению работы детекторов. После этого телескоп был переведён на орбиту захоронения вокруг Солнца, где он остаётся неактивным. Общая продолжительность научной фазы составила около 3 лет и 11 месяцев. За это время было проведено более 35 000 часов наблюдений, получено около 600 научных публикаций.

Наследие

Данные «Гершеля» продолжают обрабатываться и анализироваться. Архив миссии (Herschel Science Archive) доступен для международного научного сообщества. Многие результаты, полученные телескопом, стали основой для последующих исследований, в том числе для космического телескопа «Джеймс Уэбб» (NASA/ESA/CSA), который работает в частично перекрывающемся инфракрасном диапазоне, но с более высоким разрешением.