Миссия ESA «Ариэль» одобрена для начала строительства
Европейское космическое агентство одобрило миссию «Ариэль», которая проведет крупное исследование атмосфер экзопланет. Новый космический телескоп поможет ответить на фундаментальные вопросы о том, как формируются и развиваются планеты.
Джеймс Уэбб (JWST) доказал ценность инфракрасных телескопов, которые могут исследовать атмосферы экзопланет. Он уже обнаружил углекислый газ и активную химию в атмосфере одной экзопланеты. Теперь ЕКА одобрило строительство космического телескопа «Ариэль», который будет полностью сфокусирован на атмосферах экзопланет.
Хотя он будет меньше, чем JWST, он будет уделять гораздо больше времени атмосферам экзопланет. Используя транзитный метод, Ariel (Atmospheric Remote-sensing Infrared Exoplanet Large-survey — большое исследование экзопланет с дистанционным зондированием атмосферы в инфракрасном диапазоне) будет наблюдать как минимум 1000 известных экзопланет и их атмосфер.
Еще в мае научная полезная нагрузка «Ариэля» (1400 кг) получила одобрение. Полезная нагрузка — криогенный инфракрасный телескоп, на котором установлены два прибора: инфракрасный спектрометр среднего разрешения (AIRS) и система точного наведения (FGS).
Утверждение полезной нагрузки было лишь частью тщательного 19-месячного этапа проектирования. Имея предварительный проект, конструкция космического аппарата была усовершенствована, и теперь можно построить инженерную и квалификационную модели телескопа. Эта задача возложена на Airbus Defence and Space Toulouse, генерального подрядчика Ariel.
«Мы рады, что достигли важной вехи в проектировании, заложив прочную основу для продолжения детальной разработки всех подсистем и этапа производства», — говорит Жан-Кристоф Сальвиноль, руководитель проекта Ariel. «Перспектива увидеть оборудование действительно захватывающая! Я с особым энтузиазмом отношусь к изготовлению и сборке структурной модели, поскольку она будет очень похожа на конечный продукт, готовый к полету».
После того, как Airbus создаст инженерные и квалификационные модели, они будут подвергнуты экстремальным испытаниям, чтобы увидеть, как они выдержат условия запуска. Эти испытания также проверят, что подсистемы телескопа работают правильно и что все совместимо с ракетой-носителем и наземными системами.
Параллельно с проектированием и испытаниями ученые составляют список потенциальных целей для «Ариэля». Цель состоит в том, чтобы построить исследование однородных результатов среди большой популяции экзопланет.
Результаты будут отличаться широким охватом длин волн как в инфракрасном, так и в видимом свете, а также высоким соотношением сигнал/шум.
Ариэль будет работать с тремя уровнями целей. На уровне 1 будет около 1000 целей. Эти первоначальные 1000 создадут большую выборку, содержащую основные характеристики атмосфер (наличие облаков, цветовые диаграммы и т. д.) планет.
Уровень 2 будет включать около половины целей уровня 1. Уровень 2 будет представлять собой более длительные наблюдения за каждой целью, которые дадут более детальное представление об атмосфере каждой экзопланеты.
Наконец, идет уровень 3. На третьем уровне несколько раз будут изучаться лучшие объекты для определения характеристик атмосферы в поисках временных изменений в химическом составе или облачном покрове. В зависимости от того, как все пойдет, может быть даже уровень 4, который еще больше улучшит понимание.
Среди целей — хорошо известные планеты системы TRAPPIST-1. Другие цели включают суперземли, такие как TOI-776b, и планеты типа Нептуна, такие как TOI-270c.
После того, как Airbus построит и испытает инженерные и квалификационные модели, последует критический анализ проекта. На этом этапе будет построена фактическая модель телескопа, которая отправится к точке L2 Солнце-Земля.
Телескоп ARIEL представляет собой внеосевой телескоп Кассегрена, за которым следует параболическое зеркало для реколлимации луча. В телескопе используется овальное главное зеркало размером 1,1 м × 0,7 м. Качество изображения системы ограничено дифракцией на длинах волн более 3 мкм, а ее фокусное отношение (f) составляет 13,4. Система будет получать изображения в видимом и ближнем инфракрасном спектре. Для работы инфракрасного спектроскопа в диапазоне длин волн от 1,95 до 7,8 мкм телескоп будет пассивно охлажден до температуры 55 К (-218,2 °C;).
Необходимо отметить, что любая космическая миссия сложна, и графики могут меняться. В нынешнем виде запуск «Ариэля» запланирован на 2029 год.
Продолжительность его миссии определена в срок на четыре года, но зачастую такие оценки являются консервативными минимумами. В любом случае, его вклад в науку будет очень ценным.