История науки и техники

Космические телескопы

История космических телескопов началась в июне 1946 года, когда с американского ракетного полигона Уайт Сэндз в штате Нью- Мексико были проведены первые запуски трофейных немецких ракет "Фау-2"\V -2 с приборами для наблюдения солнечного спектра (в СССР такие запуски начались в ноябре 1947 года).

Этими исследованиями руководил сотрудник оптического отдела Исследовательской Лаборатории ВМФ США\Naval Research Laboratory Ричард Тоуси\Richard Tousey. Эксперименты Тоуси и его коллег впервые позволили получить спектрограммы солнечного ультрафиолетового излучения, которое не достигает земной поверхности из-за поглощения в атмосфере. Вскоре на ракеты "Фау-2" начали устанавливать детекторы космических лучей, чем занимались сотрудники основанной Джеймсом Ван Алленом\James Van Allen группы высотных экспериментов Лаборатории Прикладной Физики Университета Джонса Хопкинса\Johns Hopkins University. С 1947 года с полигона Уайт-Сэндз стали запускать разработанные Ван Алленом геофизические ракеты Aerobee 170, предназначенные для изучения верхних слоев земной атмосферы и ближнего космоса. Ракета этого типа могла поднять груз весом 250 фунтов на высоту в 265 км.

Вертикальные ракетные запуски позволяли доставлять в космическое пространство научные приборы лишь на сравнительно малые высоты и, главное, на короткое время, не превышавшее нескольких минут. Поэтому по-настоящему космическая астрономия начала развиваться только с 1958 года, когда в США и в СССР стали запускать искусственные спутники с научной аппаратурой. Ее первым крупным достижением было открытие радиационных поясов Земли, достоверная информация о которых была получена в ходе полета первого американского спутника Explorer-1, сконструированного и построенного под руководством все того же Ван Аллена (сейчас эти пояса носят его имя). В том же 1958 году была создана Национальная Администрация Аэронавтики и Исследований Космического Пространства (НАСА)\National Aeronautics and Space Administration (NASA), которая взяла на себя организацию научных программ космической астрономии. Под эгидой НАСА началась разработка спутников с приборами для изучения Солнца, получивших название Орбитальных Солнечных Обсерваторий\Orbiting Solar Observatories (OSO). В течение 1962-75 годов было проведено девять таких запусков, восемь из которых оказались удачными. Эти спутники оснащались детекторами для регистрации ультрафиолетового, рентгеновского и гамма-излучения, однако ни на одном из них не было оптического телескопа.

В те же годы в США сформировалась группа влиятельных ученых, ратующих за разработку орбитальных обсерваторий, способных вести наблюдения как Солнечной системы, так и дальнего космоса в оптическом диапазоне. Ее лидером был физик и астрофизик Лайман Спитцер\Lyman Spitzer, профессор астрономии Принстонского Университета\Princeton University. Это был очень разносторонний ученый, выполнивший фундаментальные исследования в области физики плазмы, термоядерного синтеза, звездной динамики и космической астрономии. Еще в 1946 году Спитцер подготовил подробный доклад, в котором доказал, что орбитальные телескопы сильно расширят возможности астрономических наблюдений. Будучи в 1960-62 годах президентом Американского Астрономического Общества\American Astronomical Society, Спитцер развернул кампанию за создание космических платформ для мощных телескопов. В немалой степени по его инициативе в 1962 г. администрация НАСА попросила Совет по Космическим Исследованиям\Space Science Board Национальной Академии Наук США\National Academy of Science создать рабочую группу для изучения этой проблемы. Хотя мнения членов группы разделились, большинство высказалось за строительство орбитальной обсерватории с телескопом-рефлектором диаметром не менее 100 дюймов (250 см.). Однако дальше этой рекомендации тогда дело не пошло

В 1965 году Академия предложила Спитцеру возглавить экспертный комитет, которому было поручено провести анализ целесообразности строительства крупной орбитальной оптической обсерватории и оценить технические возможности осуществления этого проекта. В те годы многие астрономы были настроены против этой идеи, поскольку опасались, что ее реализация сократит ассигнования на строительство гигантских наземных телескопов. Однако Спитцеру и его единомышленникам удалось нейтрализовать эти возражения, в результате чего члены комитета в 1969 году рекомендовали осуществить вывод на околоземную орбиту большого космического телескопа. Ближайшими единомышленниками Спитцера были астрофизики Джон Баколл\John Bahcall и Джордж Филд\George Field, некогда аспирант Спитцера.

Несмотря на заключение Академии Наук, с середины 1960-х до середины 1970-х годов шансы на строительство и запуск крупной орбитальной обсерватории весом свыше десяти тонн были практически нулевыми. В то время в центре усилий НАСА были лунные пилотируемые полеты по программе "Аполлон"\Apollo, которые осуществлялись в 1968-75 годах. Однако сторонники развития космической астрономии добились утверждения проектов четырех орбитальных астрономических обсерваторий\Orbiting Astronomical Observatories (OAO) меньшего размера, предназначенных для исследования глубокого космоса в ультрафиолетовых и рентгеновских лучах. Обсерватория OAO-1, весящая 1774 кг, была выведена на орбиту в 1996 году, однако проработала лишь двое суток из-за неисправности блока питания. В 1970 году другой спутник этого типа OAO-B был потерян сразу после запуска из-за неисправности последней ступени ракеты-носителя. Двухтонные обсерватории OAO-2 (7 декабря 1968 – январь 1973) и OAO-3 (21 августа 1972 – февраль 1981) были успешно доставлены на расчетные траектории и проработали весь положенный срок в штатном режиме. Станция OAO-3, сконструированная под непосредственным руководством Спитцера, после запуска была названа Обсерваторией имени Коперника\Copernicus Observatory. Она была оснащена ультрафиолетовым телескопом, диаметр главного зеркала которого составлял 80 см. Хотя этот инструмент не был рассчитан на работу в оптическом диапазоне, его эксплуатация показала, что программа создания крупного телескопа космического базирования вполне реальна.

Утверждению этой программы серьезно помогло и то обстоятельство, что во второй половине 1970-х годов НАСА уже приступило к испытаниям пилотируемых космических кораблей многоразового использования, способных маневрировать на околоземных траекториях и транспортировать туда многотонные грузы. Их предполагалось использовать как для доставки космического телескопа на расчетную орбиту, так и для его последующего обслуживания.