Просмотр новости
Найдите то, что Вас интересует
Спутники
РН
SpaceX
Роскосмос
NASA
СпутникиРНSpaceXРоскосмосNASAОбсерватория Аресибо
Обсерватория Аресибо (англ. Arecibo Observatory), также известная как Национальный центр астрономии и ионосферы (National Astronomy and Ionosphere Center, NAIC), — бывшая радиоастрономическая обсерватория, располагавшаяся в Пуэрто-Рико, в 15 километрах от города Аресибо, на высоте 497 метров над уровнем моря. Главным инструментом обсерватории являлся радиотелескоп с крупнейшим в мире сферическим отражателем диаметром 304,8 метра, размещённый в естественной карстовой воронке. Обсерватория функционировала с 1 ноября 1963 года по 1 декабря 2020 года, когда еёinstrument platform обрушилась на главное зеркало, положив конец 57-летней истории наблюдений.
История создания
Идея строительства гигантского радиотелескопа принадлежала профессору Корнеллского университета Уильяму Гордону. В конце 1950-х годов перед учёными стояла задача исследования верхних слоёв атмосферы Земли — ионосферы, что было важно как для развития радиосвязи, так и для разработки средств противоракетной обороны. К концу 1959 года проект был разработан, и был подписан контракт на создание параболической неподвижной антенны диаметром 305 метров. Местом размещения была выбрана карстовая воронка неподалёку от города Аресибо в Пуэрто-Рико.
Первоначальный проект предполагал параболическую форму отражателя и центральную башню высотой 133 метра для установки оборудования. Однако в ходе дальнейших обсуждений проект претерпел существенные изменения: параболический отражатель стал сферическим, а вместо центральной башни было решено подвесить над отражателем при помощи металлических тросов тороидальную конструкцию из ферм. Тросы крепились к бетонным опорам. К тору снизу крепилась азимутальная ферма в виде арки. Это техническое решение позволило расширить возможности обсерватории — она стала пригодна не только для исследования ионосферы, но и для проведения радиоастрономических наблюдений.
Строительство заняло три года. 1 ноября 1963 года обсерватория была официально открыта. Первоначально поверхность главного отражателя представляла собой сетку из оцинкованной стальной проволоки, что не позволяло работать на частотах выше 600 мегагерц. Знакомый облик Аресибо приобрёл через десять лет, когда сетку заменили на 38 778 перфорированных алюминиевых панелей размером примерно 1×2 метра. Это увеличило максимальную рабочую частоту до трёх гигагерц. Тогда же телескоп получил мощный передатчик для проведения радиолокационных исследований.
Вторая модернизация телескопа, начатая в 1992 году и длившаяся пять лет, дала обсерватории новую систему отражателей григорианского типа, ещё более мощный передатчик и заземляющий экран из стальной проволоки по периметру антенны. В результате астрономы получили уникальный инструмент, сочетавший в себе самую мощную радарную систему в мире и радиотелескоп, который до 2016 года оставался крупнейшим в мире радиотелескопом с заполненной апертурой.
Конструкция и технические характеристики
Рефлектор телескопа Аресибо располагался в естественной карстовой воронке. Его диаметр составлял 304,8 метра, глубина — 50,9 метра, площадь зеркала — около 73 000 квадратных метров. Рабочий диапазон длин волн охватывал от 3 сантиметров до 1 метра, что соответствовало частотам от 300 мегагерц до 10 гигагерц. Фокусное расстояние составляло 132,5 метра. Поверхность рефлектора была покрыта 38 778 перфорированными алюминиевыми пластинами, уложенными на сетку из стальных тросов.
Облучатель антенны был подвижным и подвешивался на 18 стальных тросах к трём опорным башням. Высота двух башен составляла 81 метр, одной — 111 метров, однако все три вершины находились на одной высоте. Наведение телескопа на заданную точку небесной сферы осуществлялось путём перемещения облучателя, а не поворота самого зеркала. Такая конструкция позволяла наводить антенну на точки с зенитными расстояниями до 40 градусов. Общая масса подвесной платформы с приёмной аппаратурой и передатчиками составляла около 820—900 тонн.
Для проведения радиолокационных исследований обсерватория располагала передатчиком мощностью 0,5 мегаватта. Именно с его помощью 16 ноября 1974 года было отправлено знаменитое «Послание Аресибо».
Научные достижения
За 57 лет работы обсерватория Аресибо внесла значительный вклад в различные области астрономии и науки о космосе. Благодаря возможности как принимать, так и передавать радиосигналы, астрономы проводили радиолокационные исследования планет и малых тел Солнечной системы вплоть до орбиты Сатурна. С помощью телескопа были построены детальные карты поверхности Венеры, обнаружен лёд на полюсах Меркурия, уточнён период вращения Меркурия вокруг своей оси. Первоначально считалось, что Меркурий всегда обращён к Солнцу одной стороной, однако наблюдения в Аресибо в 1964 году показали, что период его вращения составляет 59 дней, а не 88.
В 1968 году измерения периодичности пульсара в Крабовидной туманности, проведённые в Аресибо, позволили подтвердить существование нейтронных звёзд. В 1974 году Рассел Халс и Джозеф Тейлор обнаружили первый двойной пульсар PSR B1913+16. Это открытие доказало, что система теряет энергию через гравитационное излучение в соответствии с предсказаниями общей теории относительности Альберта Эйнштейна. За эту работу учёные были удостоены Нобелевской премии по физике в 1993 году.
В 1982 году в Аресибо был открыт первый миллисекундный пульсар. В 1992 году обсерватория сделала ещё одно выдающееся открытие — первые экзопланеты, обращающиеся вокруг пульсара PSR B1257+12. Два небесных тела по массе превосходили Землю примерно в четыре раза. В 2016 году Аресибо обнаружила первый повторяющийся быстрый радиовсплеск.
Помимо этого, телескоп использовался для радиолокационного поиска опасно приближающихся к Земле астероидов и комет. Обсерватория также проводила исследования квазаров, радиогалактик и других космических радиоисточников, а также внесла значительный вклад в изучение ионосферы Земли и физики атмосферы.
Послание Аресибо
16 ноября 1974 года с помощью передатчика обсерватории в направлении шарового звёздного скопления М13 в созвездии Геркулеса, находящегося на расстоянии около 25 000 световых лет от Земли, было отправлено радиосообщение, известное как «Послание Аресибо». Сообщение было составлено астрономами Фрэнком Дрейком и Карлом Саганом. Оно представляло собой последовательность из 1679 цифр — произведение двух простых чисел, 23 и 73. При расположении этих цифр в виде прямоугольника 23 на 73 сообщение приобретало упорядоченный вид, содержащий информацию о человечестве, Солнечной системе и самом телескопе.
Сообщение включало числа от одного до десяти в двоичной системе, атомные номера важнейших для жизни элементов — водорода, углерода, азота, кислорода и фосфора, описание нуклеотидов ДНК, схему двойной спирали ДНК, изображение человеческой фигуры и информацию о Солнечной системе. Продолжительность передачи составила 169 секунд. Хотя вероятность получения этого сигнала внеземной цивилизацией ничтожно мала, послание стало одним из самых известных символов поиска внеземного разума.
Разрушение
В 2010-х годах обсерватория столкнулась с финансовыми трудностями. В 2010 году Экспертный совет при Национальном научном фонде США рекомендовал сократить финансирование радиообсерватории и найти дополнительные источники средств. В 2018 году управление обсерваторией перешло от Корнеллского университета к Университету Центральной Флориды.
Серьёзный ущерб инфраструктуре нанесла серия стихийных бедствий. В январе 2014 года землетрясение магнитудой 6,5 повредило один из тросов. В сентябре 2017 года ураган «Мария» обрушился на Пуэрто-Рико, сломав пополам 29-метровую радарную антенну; её обломки пробили главное зеркало телескопа. По данным последующих исследований, ветер во время урагана создал на кабелях телескопа самое сильное структурное напряжение с момента его открытия в 1963 году.
В августе 2020 года во время тропического шторма «Исайя» лопнул один из вспомогательных стальных тросов, удерживавших приёмник радиоволн на высоте 137 метров. Трос пробил дыру в зеркале длиной около 30 метров. 6 ноября 2020 года произошёл разрыв одного из основных несущих тросов, что привело к дополнительным повреждениям. Инженерные компании, изучив состояние конструкции, пришли к выводу, что телескоп находится в опасности катастрофического обрушения и не может быть отремонтирован без риска для жизни людей. 19 ноября 2020 года Национальный научный фонд США объявил о решении вывести телескоп из эксплуатации и провести контролируемый демонтаж.
Однако 1 декабря 2020 года, до начала запланированного демонтажа, 820-тоннаяinstrument platform с приёмной аппаратурой обрушилась на главное зеркало радиотелескопа. Все три опорные башни, к которым крепились тросы, обломились. Обломки тросов повредили также учебный центр обсерватории. Пострадавших не было.
Расследование причин катастрофы, результаты которого были опубликованы в 2024 году, показало, что корневой причиной обрушения стала длительная ползучесть цинка в кабельных гнёздах. Цинк, использовавшийся для фиксации стальных тросов в гнёздах, постепенно терял сцепление с кабелями, что позволяло им выскальзывать. Ураган «Мария» 2017 года ускорил этот процесс. Следы значительного выскальзывания тросов из гнёзд были зафиксированы на фотографиях ещё в 2019 году, однако должной реакции на эти предупреждающие признаки не последовало. Это первый документированный случай долговременного разрушения под действием ползучести цинка, несмотря на более чем вековую историю использования подобных креплений.
Наследие
Обсерватория Аресибо за 57 лет своего существования стала одним из самых известных научных объектов в мире. Она упоминалась в популярной культуре: её данные анализировала героиня фильма «Контакт», на её отражателе разворачивалась сцена из фильма о Джеймсе Бонде «Золотой глаз», в Аресибо искал следы внеземных цивилизаций Фокс Малдер из сериала «Секретные материалы». Телескоп был воспроизведён в компьютерных играх Battlefield 4 и Civilization, где он считается одним из «чудес света».
Однако главная ценность обсерватории заключалась в огромном количестве научных открытий, сделанных на основе полученных ею данных. Аресибо внёс фундаментальный вклад в радиоастрономию, планетологию, физику ионосферы и поиск внеземного разума. После обрушения Национальный научный фонд США рассматривал возможность использования территории обсерватории как образовательного центра, однако эти планы были отложены.