Сергей Попов - Вселенная. Краткий путеводитель по пространству и времени: от Солнечной системы до самых далеких галактик и от Большого взрыва до будущего Вселенной

В современной астрономии существует несколько важных тенденций. Во-первых, это большой объем получаемых данных (big data). Во-вторых, открытость научной информации и ее распространение через интернет. И, в-третьих, создание единых баз данных, а в перспективе – виртуальной обсерватории, которая объединила бы в себе все доступные данные (за всю историю астрономических наблюдений) в едином формате, что позволит сразу получать информацию об объектах во всех диапазонах на больших временных интервалах и сравнивать ее с новыми данными.

Астрономия – очень интернациональная наука. Поэтому и для научного общения необходимы компьютеры и сети.

Образ астронома у телескопа в башне на крыше, куда он поднимается по винтовой лестнице, уходит в прошлое. Конечно, такие места еще сохранились, многие из них стали музеями или используются для преподавания и экскурсий, хотя иногда там проводятся и настоящие научные наблюдения. Тем не менее последние десятилетия рабочее место астронома-наблюдателя все чаще выглядит совсем по-другому.

Развитие техники привело к тому, что автоматика быстрее и точнее наводит телескоп в нужную точку неба, чем наблюдатель способен сделать это вручную. Программа наблюдений может быть заранее записана в память компьютера, данные также записываются для дальнейшего изучения, и работа наблюдателя становится гораздо более творческой: постановка задач, обработка данных и их анализ.

Управление телескопом часто можно проводить удаленно.

Контроль за ходом наблюдений можно проводить дистанционно. Это тем более актуально, что наблюдатели, как правило, используют инструменты, расположенные в разных частях света: в Южной Америке и Австралии, на Гавайях и в Антарктиде, в Аризоне и на Канарских островах. Часто непосредственно рядом с телескопом нет даже команды инженеров и техников, поскольку при надежной работе техники нет необходимости в постоянном присутствии человека (хотя, конечно, необходим периодический осмотр). Это открыло возможность создания телескопов-роботов.

Все большее распространение получают телескопы-роботы. Как правило, это небольшие инструменты, работающие автономно.

При упоминании автономно работающих научных инструментов первое, что приходит в голову, – это космические исследования. В самом деле, наблюдатель может находиться рядом только в том случае, если инструмент установлен на обитаемой космической станции. Однако чаще всего телескопы все-таки устанавливают на автономных спутниках, так что их наблюдения проходят в основном в автоматическом режиме. На земле компьютерное управление начали опробовать на новых крупных инструментах в конце 1970-х гг., поскольку стоимость таких систем была весьма высока. В итоге, первым большим телескопом с компьютерным управлением стал введенный в строй в 1974 г. четырехметровый Anglo-Australian Telescope, AAT (Англо-Австралийский телескоп). Однако технический прогресс привел к значительному удешевлению надежных роботизированных систем и систем дистанционного управления, так что сейчас существует множество наземных инструментов с объективами диаметром от нескольких сантиметров до нескольких метров, работающих в режиме телескопов-роботов.

Известным примером является двухметровый Liverpool Telescope, LT (Ливерпульский телескоп), установленный на Канарских островах. Он входит в британскую систему RoboNet, включающую еще два двухметровых телескопа, так называемые телескопы Фолкса – северный Faulkes Telescope North на острове Мауи (Гавайи) и южный Faulkes Telescope South в Австралии (они активно использовались также для образовательных целей). Достоинством телескопов-роботов является их способность быстро реагировать на новые задания, что чрезвычайно важно при наблюдении транзиентных (вспыхивающих) источников. Например, если космический аппарат открывает новый гамма-всплеск, сигнал с него может непосредственно поступить в систему управления телескопа-робота, который наводится в нужную точку неба, а участие человека в этой процедуре лишь замедлило бы ее. Сейчас разработаны специальные системы (например, SkyAlert, «Небесное оповещение»), подписчики которых (а ими могут быть и автоматические системы) получают уведомления о транзиентных событиях в реальном времени, и на основе полученного сообщения робот может сам принять решение о прерывании текущей программы для наблюдений нового источника.

Поиски оптических вспышек источников гамма-всплесков и потенциально опасных астероидов мотивировали развитие сетей небольших роботизированных телескопов.

Поиск оптических сигналов от космических гамма-всплесков мотивировал создание нескольких сетей из небольших роботизированных телескопов (или телескопов удаленного доступа). Примером может служить система RAPTOR (RAPid Telescopes for Optical Response). В России таким проектом является сеть МАСТЕР (Мобильная Астрономическая Система ТЕлескопов-Роботов), располагающая несколькими инструментами как у нас в стране, так и за ее пределами (включая южное полушарие). Наличие нескольких инструментов в разных точках земного шара позволяет, во-первых, избежать невозможности наблюдений из-за дневного времени или плохой погоды, а во-вторых, проводить при необходимости непрерывный мониторинг астрономического источника. Разумеется, выполняя задачи по поиску оптических транзиентов от гамма-всплесков, инструменты попутно могут решать множество других задач, поскольку обычно это инструменты с широким полем зрения и в их «сети» попадает множество различных источников.

Телескопы-роботы успешно используются для обзорных программ. В частности, для поиска и изучения астероидов, включая потенциально опасные, существует несколько проектов, таких как LINEAR (Lincoln Near-Earth Asteroid Research, Исследования околоземных астероидов в лаборатории им. Линкольна), Catalina, Spacewatch («Космический дозор»), Pan-STARRS (Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System, Система телескопов панорамного обзора и быстрого реагирования). Наблюдения в рамках каждого проекта ведутся на нескольких автоматизированных инструментах с типичными размерами от 0,5 до 1,5 м, оборудованных хорошими цифровыми камерами, позволяющими эффективно обнаруживать и изучать небольшие быстро движущиеся объекты.

Роботизированные инструменты также вносят большой вклад в изучение переменных звезд, поиск событий микролинзирования, построение кривых блеска сверхновых и обнаружение комет. С ростом размеров телескопов будет расширяться спектр решаемых задач, в частности в него могут войти спектроскопические исследования. Также мониторинг и поиск оптических транзиентов становятся более актуальными в связи с началом наблюдений гравитационно-волновых всплесков и с будущим вводом в строй таких инструментов, как системы радиотелескопов SKA и гамма-телескопов CTA (Cherenkov Telescope Array, Массив черенковских телескопов). В частности, в рамках программы RoboNet планируется постройка четырехметрового аналога Ливерпульского телескопа. Современные технологии позволяют даже таким гигантам начать наблюдения новой цели спустя всего лишь десятки секунд после получения сигнала (время реагирования небольших инструментов исчисляется секундами даже при перенаведении в противоположную точку неба).