Небар — внеатмосферная астрономия¶

Небар — термин, используемый в астрономии и астрофизике для обозначения класса объектов и явлений, наблюдаемых за пределами атмосферы Земли. В широком смысле под небаром понимают совокупность методов, инструментов и результатов внеатмосферных наблюдений, а также сами космические объекты, изучение которых невозможно или затруднено с поверхности планеты. Понятие охватывает как аппаратные средства (космические телескопы, орбитальные обсерватории), так и научные данные, полученные за пределами плотных слоёв атмосферы.

¶Происхождение термина

Термин образован от сочетания слов «небо» и «бар» (в значении «барьер», «преграда») и вошёл в употребление в русскоязычной научной литературе во второй половине XX века. Он отражает ключевую идею: атмосфера Земли служит естественным барьером для значительной части электромагнитного спектра. Видимый свет, ближний инфракрасный и часть радиодиапазона достигают поверхности, тогда как ультрафиолетовое, рентгеновское и гамма-излучение поглощаются. Для их регистрации необходимы приборы, вынесенные за пределы атмосферы.

¶История развития

Первые внеатмосферные наблюдения связаны с запуском советских и американских геофизических ракет в конце 1940-х — начале 1950-х годов. Ракеты поднимали детекторы на высоту 100–200 км, что позволяло фиксировать ультрафиолетовое излучение Солнца. В 1957 году запуск первого искусственного спутника Земли открыл эру орбитальной астрономии.

Знаковыми вехами стали:

• 1962 год — американский спутник «Ariel-1», первый специализированный астрономический аппарат;
• 1968 год — запуск советской орбитальной обсерватории серии «Космос» для ультрафиолетовых наблюдений;
• 1990 год — вывод на орбиту космического телескопа «Хаббл», работавшего в видимом, ультрафиолетовом и ближнем инфракрасном диапазонах;
• 1999 год — запуск рентгеновской обсерватории «Чандра»;
• 2009 год — старт миссии «Кеплер», предназначенной для поиска экзопланет.

В России внеатмосферные исследования развивались в рамках программ Института космических исследований РАН и проектов «Астрон», «Гранат», «Спектр-Р» и «Спектр-РГ».

¶Классификация

Внеатмосферные обсерватории классифицируют по нескольким признакам.

¶По диапазону спектра

¶По типу носителя

• Спутники и автоматические станции на околоземной орбите;
• межпланетные зонды, работающие вдали от Земли;
• приборы на пилотируемых станциях;
• суборбитальные ракеты для кратковременных наблюдений.

¶Устройство и принципы работы

Внеатмосферный телескоп конструктивно отличается от наземного. Отсутствие атмосферы снимает ограничения на диапазон, но добавляет новые требования: термостабилизация, защита от солнечного излучения, автономность энергоснабжения. Оптика рентгеновских и гамма-телескопов использует зеркала скользящего падения, поскольку обычные линзы и зеркала такие лучи не фокусируют.

Ключевые характеристики приборов:

• угловое разрешение, ограниченное дифракцией, а не турбулентностью;
• спектральный охват, недоступный наземным средствам;
• длительность непрерывных наблюдений;
• точность наведения и стабилизации.

¶Применение и значение

Внеатмосферная астрономия позволила получить данные о процессах, недоступных прямому наблюдению с Земли. Среди достижений:

• открытие реликтового излучения и его анизотропии;
• обнаружение чёрных дыр по рентгеновскому излучению аккреционных дисков;
• изучение вспышек сверхновых в ультрафиолете;
• массовое открытие экзопланет транзитным методом;
• картографирование космических источников гамма-всплесков.

Внеатмосферные наблюдения лежат в основе современной космологии и астрофизики высоких энергий. Без них значительная часть Вселенной оставалась бы невидимой.

¶Ограничения и критика

К недостаткам внеатмосферных методов относят высокую стоимость запуска и обслуживания, ограниченный срок службы приборов, невозможность оперативного ремонта большинства аппаратов, а также сложность передачи и обработки больших объёмов данных. Ремонт возможен лишь для обсерваторий на пилотируемых станциях или в редких случаях, как с телескопом «Хаббл». Кроме того, орбитальные телескопы уступают наземным по массе и размеру зеркал, хотя развитие технологий постепенно сокращает этот разрыв.

¶Перспективы

Современные проекты предполагают создание крупных орбитальных обсерваторий с составными зеркалами, работающими в широком спектре. Развиваются методы интерферометрии в космосе, позволяющие достичь сверхвысокого углового разрешения. Внеатмосферная астрономия остаётся одним из приоритетных направлений космических исследований в России и за рубежом.

Источники: научные обзоры по внеатмосферной астрономии, материалы Института космических исследований РАН, публикации по истории космических обсерваторий.