Вчені-планетологи відчайдушно потребують нових досліджень Урана і Нептуна, оскільки ці світи крижаних гігантів не відвідували з моменту місії Вояджер наприкінці 1980-х. Якщо з’явиться космічний апарат, який стане джерелом інформації про ці планети, він заодно зможе заглянути набагато глибше у Всесвіт. Уважно відстежуючи зміни в радіосигналах від одного або декількох таких космічних апаратів, астрономи потенційно могли б бачити брижі в гравітації, викликані деякими з найжорстокіших подій у Всесвіті.
Єдині зображення Урана і Нептуна крупним планом які у нас є, прийшли до нас з космічного апарату Вояджер-2, який пролетів повз цих планет в кінці 1980-х років. Відтоді ми відправляли зонди до Меркурія, місії до Юпітера і Сатурну, збирали зразки астероїдів і комет і запускали марсохід за марсоходом на Марс.
Але не Уран або Нептун. Ціле покоління планетарних вчених змогли вивчити їх тільки з наземними телескопами і випадковими проблисками космічного телескопа від Габбла. Затримка тільки в тому, що через велику відстань до Нептуна і Урану запускати туди корисні навантаження неймовірно складно.
Якби ми запустили місію на початку 2030-х років на досить потужній ракеті, такій як система космічного запуску NASA, місія могла б досягти Юпітера трохи менше ніж за два роки. Один космічний апарат міг би розділитися на два компоненти: один попрямував до Урану (досягнувши його у 2042), а інший – до Нептуна (досягнувши його орбіти у 2044). Опинившись на місці, якщо пощастить, ці орбітальні апарати зможуть підтримувати свою станцію понад 10 років, як це зробила знаменита місія Кассіні на Сатурні.
Під час довгої подорожі до цих крижаних місць ті ж космічні зонди можуть також запропонувати розуміння зовсім іншого типу науки – гравітаційних хвиль. На Землі фізики відображають лазерні промені уздовж треків довжиною в кілька миль, щоб виміряти довжину гравітаційних хвиль. Коли хвилі (які є брижами в тканини самого простору-часу) проходять через Землю, вони спотворюють об’єкти, стискаючи і розтягуючи їх поперемінно. Усередині детектора ці хвилі злегка змінюють довжину між віддаленими дзеркалами, впливаючи на шлях світла в обсерваторіях гравітаційних хвиль на незначну величину (зазвичай менше ширини атома).
Для радіозв’язку з віддаленою космічною місією назад на Землю ефект аналогічний. Якщо гравітаційна хвиля проходить через Сонячну систему, вона змінює відстань до космічного апарату, змушуючи зонд бути трохи ближче до нас, потім далі, а потім знову ближче. Якби космічний апарат робив передачу протягом усього польоту, ми б побачили доплеровське зрушення частоти його радіозв’язку. Наявність двох таких космічних апаратів, які працюють одночасно, дало б астрономам точніші спостереження за цим зрушенням.
Іншими словами, ці далекі космічні зонди можуть виконувати подвійну функцію як найбільші у світі обсерваторії гравітаційних хвиль.
Найбільшою технологічною перешкодою є можливість вимірювання частоти радіозв’язку космічного апарату з неймовірно високою точністю. Наша здатність вимірювати її повинна бути принаймні в 100 разів краще, ніж ми могли б досягти під час польоту Кассіні на Сатурн.
Звучить складно, але відтоді, як був розроблений Кассіні, пройшли десятиліття, і ми постійно вдосконалюємо наші комунікаційні технології. І нині фізики розробляють свої власні детектори гравітаційних хвиль космічного базування, такі як космічна антена з лазерним інтерферометром (LISA), для яких в будь-якому випадку буде потрібна аналогічна технологія. Оскільки до місії крижаного гіганта ще майже десять років, ми могли б вкласти ще більше ресурсів в розробку необхідних технологій.
Якщо ми зможемо зламати цей рівень чутливості, то надзвичайна довжина цієї «руки» детектора гравітаційних хвиль (буквально в мільярди разів довше наших нинішніх детекторів) зможе виявити безліч екстремальних подій у Всесвіті.
Читайте також:
Leave a Reply