Чего добилась Германия выключением своего телескопа "Спектр-РГ" из-за Украины

Это поистине эпохальное изображение в 2020 году опубликовали по всей Земле. Человечество ещё никогда не видело Вселенную в таких беспрецедентных деталях. Где-то в центре прячется сердце нашей галактики Млечный Путь — сверхмассивная чёрная дыра массой в 4 миллиона Солнц.

Самую подробную на сегодняшний день космическую карту создал немецкий телескоп eROSITA, он работает (вернее, до недавнего времени работал) на обсерватории "Спектр-РГ" в полутора миллионах километров от Земли. Там находится одна из так называемых точек Лагранжа — место, где притяжение Земли и Солнца уравновешивают друг друга и где космический аппарат благодаря этому может стабильно обосноваться.

"Спектр-РГ" — это дуэт двух равноценных телескопов. Вместе с eROSITA работает российский ART-XC имени М.Н. Павлинского. Они оба улавливают идущее из космоса рентгеновское излучение. Любите пускать по воде плоские "камешки-блинчики" и считать, сколько раз они отскакивают от поверхности? Как объясняли в Институте космических исследований РАН, точно так же фотоны скользят по поверхности зеркал "Спектра-РГ", а потом попадают на специальные детекторы.

Два телескопа настроены на разные диапазоны: eROSITA — на 0,2–10 килоэлектронвольт ("мягкое" рентгеновское излучение), а ART-XC — от 4 до 30 килоэлектронвольт ("жёсткое"). И многое из того, что не видит один, видит другой. Они друг друга дополняют. К примеру, сверхмассивные чёрные дыры в ядрах далёких галактик — прерогатива именно российского телескопа, потому что оттуда сквозь множество облаков пыли и газа проходят только жёсткие рентгеновские лучи.

Обсерваторию запустили в июле 2019 года с Байконура на ракете "Протон", и уже спустя три месяца антенны в Уссурийске и под Москвой начали принимать из точки Лагранжа L2 первые снимки. Ставшая знаменитой карта Вселенной была итогом первого из восьми запланированных обзоров неба с помощью eROSITA. Это вселенский пазл из множества деталей-снимков, сделанных телескопом по ходу движения и вращения вокруг своей оси в течение полугода. Один оборот — примерно четыре часа. Ось вращения идёт перпендикулярно направлению к Солнцу.

В конце февраля 2022 года глава "Роскосмоса" Дмитрий Рогозин сообщил, что телескоп eROSITA прекратил научные исследования по решению германской стороны. И это связано с событиями на Украине. Позже в Институте космических исследований пояснили, что телескоп переведён в безопасный режим. Это значит, что он подключён к электропитанию, но не ведёт никаких наблюдений. Научный руководитель проекта "Спектр-РГ" Рашид Сюняев подчеркнул, что возникшая ситуация вовсе не делает невозможной дальнейшую работу российских учёных. Более того, с его слов, теперь команда ART-XC получает большую свободу действий. Она может пользоваться телескопом без согласования "каждого шага" с иностранными коллегами.

Ситуацию с eROSITA Лайфу прокомментировал руководитель программы исследований ART-XC, заместитель директора ИКИ РАН по научной работе Александр Лутовинов.

Это один из стандартных режимов, когда отключаются детекторы, с них снимается напряжение. Такие операции проводятся, когда нужно сберечь самое дорогое, что есть в телескопе: регистрирующие камеры, сами детекторы. Например, во время коррекций орбиты камеры тоже выключаются. При коррекции орбиты включаются двигательные установки, выбрасывается рабочее тело, вокруг обсерватории образуется некая газовая среда. Она, конечно, сильно разрежённая в космосе, тем не менее она существует. И в такой среде может, например, происходить пробой высокого напряжения, прибор может просто сгореть, поэтому его на некоторое время выключают. Проводится коррекция орбиты, через некоторое время проходит дегазация пространства — и приборы снова включаются.

Основная задача обсерватории — сделать обзор всего неба, самый глубокий обзор, получить самую подробную карту Вселенной в рентгеновских лучах. Для этого предусмотрено восемь обзоров всего неба, которые мы должны будем сложить вместе и получить такую карту. К моменту когда коллеги перевели телескоп в безопасный режим, мы провели полных четыре обзора, то есть выполнили половину программы обзора всего неба. В середине декабря мы вошли в пятый обзор, два с небольшим месяца мы были в обзоре, примерно треть пятого обзора была выполнена.

В настоящий момент запланирована очередная штатная коррекция орбиты, то есть обзор, естественно, сейчас прерван, и после коррекции обсерватория, как обычно, какое-то время будет проводить калибровочные наблюдения. Но в этот раз эти калибровочные наблюдения будут проводиться только для российского телескопа ART-XC. Это в какой-то мере даже плюс для нас, потому что мы можем провести расширенную калибровку, чтобы измерить определённые тонкие эффекты, которые особенно важны для исследования протяжённых объектов с низкой поверхностной яркостью. После этих наблюдений обсерватория продолжит свою работу, но уже по несколько изменённой программе. За четыре года мы должны были сделать обзор всего неба, после чего перейти в режим точечно направленных наблюдений или глубокого сканирования наиболее интересных областей неба.

Для того чтобы сохранить общую программу наблюдений обсерватории, команда ART-XC предложила следующее решение: поскольку eROSITA находится в safe mode, мы переходим ко второй фазе работы обсерватории. То есть у нас уже есть достаточное количество накопленного материала за эти два с половиной года, и мы примерно знаем те объекты или области неба, которые было бы интересно просканировать и посмотреть глубоко с помощью телескопа ART-XC.

Мы и наши немецкие коллеги надеемся, что ситуация когда-то нормализуется. И я думаю, что тогда мы сможем продолжить обзор неба. А сейчас начнём выполнять программу наблюдений, которую должны были начать в 2024 году. Совместно с АО "НПО имени Лавочкина" мы сейчас составляем программу этих наблюдений.

Телескоп ART-XC, работающий в более жёстком диапазоне, имеет более широкое поле зрения по сравнению с другими зеркальными телескопами и при этом большую чувствительность по сравнению с инструментами с более широким полем зрения. Поэтому для нас важны протяжённые объекты (остатки вспышек сверхновых, скопления галактик), которые, с одной стороны, имеют достаточно большой размер для того, чтобы их было сложно однородно покрыть другими инструментами с зеркальной оптикой, а с другой стороны, имеют жёсткую компоненту излучения.

У нас есть уникальная возможность подробно изучить их морфологию, спектральные особенности, что невозможно было бы сделать с помощью инструментов с большими полями зрения, но значительно худшей чувствительностью и угловым разрешением.

То есть мы в первую очередь будем смотреть объекты большие по размеру, но при этом имеющие достаточно жёсткую компоненту излучения.

А ключевая программа исследований с помощью телескопа ART-XC, которая планировалась в постобзорный период, — это глубокий обзор галактической плоскости. То есть сейчас мы делаем обзор всего неба с примерно равномерной экспозицией, а после него мы хотели сделать глубокий обзор именно нашей Галактики, то есть центральной полосы вдоль её плоскости с площадью примерно тысяча квадратных градусов и с экспозицией примерно в десять раз больше, чем в обзоре всего неба. Идея была посмотреть настолько глубоко, чтобы увидеть практически все релятивистские компактные объекты, такие как нейтронные звёзды и чёрные дыры, до определённого, довольно низкого уровня светимости в нашей Галактике, до её дальнего конца.

Данные телескопа eROSITA делятся пополам между европейским и российским консорциумом, поэтому и российские, и немецкие учёные примерно в одинаковой ситуации находятся. Тем не менее за два с половиной года накоплено уже столько научных данных, что ежедневная оперативная работа сейчас отходит немного в сторону и появляется больше времени на глубокое изучение того, что уже сделано. В этом, как ни странно, есть определённый плюс.

Но в целом науке нынешняя ситуация с телескопом eROSITA может нанести значительный ущерб. Объём этого ущерба будет зависеть от того, насколько долго телескоп будет находиться в безопасном режиме. Инструменты летают в космосе, конечно, у них есть запланированные сроки работы, но всё может случиться. И мы, и наши немецкие коллеги, конечно, надеемся, что всё будет хорошо, что в какой-то момент eROSITA включится и в целом программа обсерватории будет выполнена. И ущерба для науки никакого не будет.

А то, что телескоп ART-XC получит возможность для досрочного проведения запланированных наблюдений, пока он находится в прекрасной форме, возможно, даже к лучшему. На работу команды ART-XC перевод eROSITA в режим safe mode никак не повлиял, собственно говоря. Единственное, что сейчас пришлось прикладывать достаточно серьёзные усилия, чтобы сделать новую программу. Она должна была быть готова к 2024 году, поэтому пришлось немного в авральном режиме решать эту задачу, мы её уже практически решили вместе со специалистами АО "НПО Лавочкина".

Я не знаю, как принималось это решение германской стороной, но официально это решение их руководства. Наверное, это было политическое решение. Я думаю, что учёные надеются, что решение будет найдено и эта в какой-то степени эмоциональная реакция западных стран пройдёт, политическое урегулирование будет тоже найдено, научные связи будут восстановлены, а совместная работа будет продолжаться.