НАСА продвигает проект дальнего инфракрасного телескопа к этапу проектирования

НАСА перевело предлагаемую миссию Probe far-Infrared Mission for Astrophysics, или PRIMA, на этап предварительного проектирования и технологической разработки, приблизив космическую обсерваторию к возможным строительству и запуску.

Как сообщается на новостном сайте Университета Толидо, миссия может перейти к этапу реализации при бюджете проекта не более $1.2 млрд, без учёта расходов на запуск и других затрат, не относящихся непосредственно к проекту. НАСА планирует запуск на 2033 год, хотя обсерватория должна сначала пройти следующие этапы разработки и получить подтверждение готовности к строительству.

Астроном Университета Толидо Дж. Д. Смит — один из соисследователей миссии. Смит — профессор астрономии и руководитель университетского астрофизического исследовательского центра Риттера. Он также участвовал в разработке научного обоснования PRIMA в составе международной команды примерно из 25 астрономов.

Недостающий диапазон космического света

PRIMA будет представлять собой телескоп размером 5.9 фута, предназначенный для наблюдения в дальнем инфракрасном диапазоне. Эта часть электромагнитного спектра находится между диапазонами, которые исследуют многие радио- и инфракрасные обсерватории, включая космический телескоп Джеймса Уэбба.

Наблюдения в дальнем инфракрасном диапазоне могут выявить материю и процессы, которые трудно обнаружить на других длинах волн. Миссия призвана исследовать, как возникают планетные атмосферы, как звёзды и чёрные дыры влияют друг на друга и как галактики на протяжении космической истории накапливают пыль и более тяжёлые элементы.

Обсерватория также будет изучать вопросы, связанные с происхождением воды на Земле. Руководитель научного направления НАСА Никки Фокс описала PRIMA как новый способ исследовать Вселенную во времени — от формирования планет и звёзд до роста чёрных дыр.

Миссия станет первым представителем новой категории астрофизических проектов, выявленных в рамках Десятилетнего обзора 2020 года Национальных академий наук, инженерии и медицины. Этот обзор помогает определять приоритеты астрономии и космической науки США, поэтому продвижение PRIMA имеет значение, выходящее за рамки самой миссии.

Развитие опыта предыдущих обсерваторий

Исследования Смита сосредоточены на межзвёздном веществе и на том, что оно может рассказать о развитии галактик. Он участвовал в научном планировании, которое НАСА инициировало и рассмотрело до того, как проект достиг нынешнего этапа.

В работу международной команды входило совместное руководство программой, посвящённой появлению тяжёлых элементов, включая азот, кислород и углеродные наночастицы. Группа начала работу в 2022 году. В мае её участники и другие исследователи провели интенсивную неделю в Лаборатории реактивного движения НАСА, представляя научные цели миссии и оценивая, сможет ли предлагаемая технология их обеспечить. Ожидается, что лаборатория будет управлять PRIMA от имени НАСА.

Проект опирается на опыт космической обсерватории «Гершель» и космического телескопа «Спитцер» — двух более ранних обсерваторий, которые проводили из космоса наблюдения в дальнем инфракрасном и смежных диапазонах. «Гершель» и «Спитцер» больше не работают: они завершили эксплуатацию в 2013 и 2020 годах соответственно. Смит работал с обеими обсерваториями на раннем этапе своей карьеры.

Наблюдения в дальнем инфракрасном диапазоне технически сложны, особенно когда учёные пытаются изучать объекты ранних эпох Вселенной. Согласно сообщению Университета Толидо, развитие технологий со времени предыдущих миссий может позволить PRIMA исследовать эту область с большими возможностями.

Возможности для более широкого участия

PRIMA не будет ограничена исследователями, участвовавшими в её разработке. Большая часть запланированной пятилетней миссии будет доступна в рамках программы общих наблюдателей. Астрономы будут подавать заявки на время наблюдений, а отбор будет проходить на конкурсной основе, как в случае с космическим телескопом Джеймса Уэбба.

Такая структура может дать исследователям, не имеющим официальной роли в миссии, доступ к её инструментам и данным. Она также может создать возможности для студентов и преподавателей Университета Толидо, где астрономы уже получили заметное число программ наблюдений с помощью телескопа Уэбба.

С начала работы Уэбба в конце 2021 года пять преподавателей Университета Толидо и три аспиранта возглавили 12 программ наблюдений на инфракрасном телескопе. Смит ожидает, что PRIMA предоставит ещё один путь к исследованиям эволюции галактик — области, представленной среди астрономов университета.

Пока проект движется к решению о реализации, а не к запуску подтверждённой космической миссии. Если PRIMA получит такое одобрение и уложится в предложенные бюджет и график, она сможет дать учёным новый взгляд на пыль, элементы и физические процессы, сформировавшие планеты, звёзды и галактики.