Почему китайские астрофизики назвали свою новую космическую обсерваторию "Глаз лобстера"

В Китае прошли успешные испытания первого в мире космического телескопа "глаз лобстера". Новый инструмент позволит исследователям получать высококачественные рентгеновские снимки Вселенной.

The world first lobster eye space telescope, which will enable researchers to record X-ray images of the universe more accurately, has undergone successful testing in China.Journal Interesting Engineering.

Телескоп Lobster Eye Imager for Astronomy (LEIA) массой около 53 кг (117 фунтов) позволил получить высококачественные фотографии космических источников рентгеновского излучения. Об этом говорится в научной статье, опубликованной на прошлой неделе в рецензируемом журнале The Astrophysical Journal Letters. 

"Мы очень довольны результатами работы LEIA. Они показали, что наша технология работоспособна, а точность наблюдений превзошла все ожидания", - рассказывает руководитель миссии научный сотрудник Юань Веймин из National Astronomical Observatory в Пекине.

Изображение центральной области Млечного Пути, полученное телескопом "глаз лобстера" в августе 2022 года. Journal Interesting Engineering. Chinese Academy of Sciences

Телескопу удалось запечатлеть центральную область нашей галактики, Магеллановы облака и созвездие Скорпиона на расстоянии 500 км над поверхностью Земли. 

Рентгеновские лучи обладают высокой проникающей способностью, поэтому их трудно отражать и фокусировать. Китайские специалисты считают, что ни одна из существующих рентгеновских обсерваторий не способна делать снимки с высоким разрешением на достаточно обширных участках неба. Некоторые из них могут быстро просканировать небо и зарегистрировать самые яркие источники, в то время как другие способны следить только за одним источником, но не более того.

Зонд Эйнштейна - более крупный телескоп, создаваемый китайскими и европейскими учеными и планируемый к запуску на орбиту в конце следующего года, - тоже будет использовать технологию LEIA.

Почему глаз лобстера? 

В 1970-х годах биологи впервые узнали, что ракообразные, такие как лобстеры и креветки, имеют глаза, способные адаптироваться к "мутной" подводной среде обитания.

Proposed “Lobster-Eye” optics to locate the source of cosmic ripples -2017. Lobster eye telescope aborad Einstein Probe will monitor the X-ray sky to discover & characterize high-energy transients and variability in X-ray band. Einstein Probe. Journal Interesting Engineering . NASAЛобстеры обладают бесконечным полем зрения благодаря своей структуре, которая позволяет световым лучам отражаться во всех направлениях внутри трубок и сходиться на сетчатке глаза. Множество мельчайших квадратных трубочек, составляющих глаз ракообразного направлены к одному и тому же сферическому центру.

Американский астроном Роджер Энджел предложил использовать подобный подход для рентгеновских телескопов, позволяющий одновременно получать широкое и глубокое изображение. На тот момент эта концепция представляла собой сложнейшую инженерную задачу. Лишь недавно она стала осуществима благодаря достижениям в области микропроцессорной технологии и разработке метода микропористой оптики.

Новая технология "глаз лобстера" создавалась в течение десяти лет командой Веймина и инженерами из компании North Night Vision Technology, расположенной в китайском городе Нанкин. "Поверхность пор должна быть очень ровной и гладкой, с погрешностью менее одного нанометра", - говорит Веймин.

Зонд Эйнштейна

Китайский исследователь устанавливает телескоп "глаз лобстера", или Lobster Eye Imager for Astronomy (LEIA), 22 ноября 2021 года. Journal Interesting Engineering. Chinese Academy of Sciences

Каждый из 12 модулей, составляющих основную конструкцию Einstein Probe, включает более 30 миллионов квадратных микропор. Для повышения отражательной способности на поры, (размер которых не превышает 40 микрометров), нанесен ультратонкий слой иридия.

Лучшая рентгеновская обсерватория NASA, рентгеновская обсерватория "Чандра", может делать снимки размером чуть больше диаметра полной Луны. В то время как архитектура зонда Эйнштейна позволит телескопу исследовать область неба, сравнимую с 10 тысячами "полных лун".

Кроме того, команда Веймина разработала комплементарные металлооксидные датчики (КМОП), которые служат детекторами рентгеновских лучей и преобразуют их в электрические сигналы для последующей цифровой обработки. "КМОП-датчики часто используются в телефонах, однако, это, первый случай их применения для обнаружения рентгеновских лучей в космосе", - заявил Веймин. По его словам, эти датчики значительно дешевле, не требуют охлаждения и имеют более быструю скорость считывания, в отличие от обычных CCD сенсоров (ПЗС-матрица). 

Планируется, что после выхода на орбиту "Зонд Эйнштейна" обнаружит множество слабых или далеких высокоэнергетических космических событий. Как сообщила в понедельник газета South China Morning Post (SCMP), он может произвести революцию в исследованиях сверхмассивных черных дыр, которые находятся в ядрах большинства галактик. 

Телескоп "глаз лобстера" будет запущен в 2023 году 

Китайские специалисты тестируют телескоп "глаз лобстера", или Lobster Eye Imager for Astronomy (LEIA), 27 ноября 2021 года. Journal Interesting Engineering. Chinese Academy of Sciences

В настоящее время ученые из США, Европы и Японии тоже обсуждают подобные концепции, однако они еще не дошли до стадии разработки. «Поэтому после запуска Зонда Эйнштейна у нас не будет большой международной конкуренции», — считает Веймин.

Телескоп планируется запустить в конце 2023 года после задержек, связанных с пандемией Covid-19. По словам руководителя научного центра, команда намерена работать в течение пяти лет, даже несмотря на то, что проектный срок службы телескопа составляет три года. Он заявил, что данные наблюдений будут переданы коллегам в Европе и других странах мира.

Спутник LEIA, находящийся на борту ракеты SATech-01, был запущен 27 июля с космодрома Тайюань на севере Китая в качестве экспериментальной миссии Einstein Probe. Оборудование для проекта стоимостью 780 миллионов юаней (или 111,6 миллиона долларов США) было предоставлено Европейским космическим агентством и Институтом внеземной физики имени Макса Планка в Германии.

   
Источники и ссылки: Journal Interesting Engineering, South China Morning Post (SCMP)

1. (https://interestingengineering.com/science/china-worlds-first-lobster-eye-space-telescope)
2. (https://involta.media/post/kitay-protestiroval-pervyy-v-mire-sverhtochnyy-kosmicheskiy-teleskop-lobster-eye)
3. (https://www.scmp.com/news/china/science/article/3204577/chinas-tests-lobster-eye-telescope-capture-precise-x-ray-images-universe)