Этот телескоп — чудо современной техники. Главное зеркало состоит из 18 шестиугольных сегментов, каждый из которых весит около 46 фунтов (21 кг) и изготовлен из бериллия с золотым покрытием. Бериллий лёгкий и прочный, зато золото хорошо отражает инфракрасное излучение — к этому моменту мы вернёмся буквально через мгновение. Полностью раскрытое зеркало будет более 21 фута (6,5 м) в диаметре. (Для сравнения: зеркало на «Хаббле» — почти 8 футов [2,4 м] в диаметре.) Зеркало слишком велико, чтобы поместиться внутри ракеты, поэтому перед запуском оно будет сложено, а развернётся только тогда, когда телескоп достигнет точки Лагранжа. Чтобы разработать процедуры складывания и раскладывания, инженеры НАСА изучали японское искусство оригами.
В отличие от «Хаббла», «Дж. У.» сконструирован для обнаружения инфракрасного излучения, у которого длина волны больше, чем у видимого красного света. Как мы уже отмечали, при температуре выше абсолютного нуля каждый объект испускает электромагнитное излучение в той или иной форме. Этот факт создаёт особую проблему для инженеров, проектирующих инфракрасный телескоп. Проще говоря, проблема такова: как не дать телескопу обнаруживать самого себя? В конце концов, он находится при температуре выше абсолютного нуля, поэтому нам придется вылавливать инфракрасные сигналы из космоса в дымке излучения, создаваемой самим прибором.
Обычный способ решения этой проблемы состоит в снижении температуры телескопа таким образом, чтобы излучение, которое он испускает, имело длину волны больше, чем та, которую могут зарегистрировать его приборы. Инфракрасные телескопы в космосе обычно снабжены запасом жидкого гелия, чтобы прибор оставался холодным. (Для справки: температура жидкого гелия составляет около 4 градусов выше абсолютного нуля [-450 ° F или -270°C].) Проблема всегда заключается в том, что, когда гелий заканчивается — обычно через несколько лет — больше нет возможности сохранять температуру прибора достаточно низкой.
Такого рода «силовое» инженерное решение явно не подходит для «Дж. У.», который будет снабжён достаточным запасом топлива, чтобы удерживаться на заданной орбите в точке Лагранжа в течение 10 лет — это гораздо дольше, чем могут проработать охлаждающие жидкости. Вместо них «Дж. У.» сохранит холодным сложная конструкция, известная как теплозащитный экран. Полностью развёрнутый, этот экран размером с теннисный корт будет состоять из пяти слоёв плёнки с алюминиевым покрытием. Задумка состоит в том, что он будет поддерживать холод вокруг телескопа — и отражая тепло от внешних источников вроде Солнца и Земли, и отводя от телескопа тепло, создаваемое им самим. При работающем в полную силу теплозащитном экране температура телескопа будет достаточно низкой, чтобы излучение самого «Дж. У.» не искажало данные, поступающие из космоса. Как и главное зеркало телескопа, теплозащитный экран будет развёрнут, как только «Дж. У.» окажется в заданном месте. Отметим между делом, что разрыв щита во время испытаний, развёрнутых в 2017 году, задержал дату запуска «Дж. У.» на год — до назначенной в настоящее время в 2021 году.
Итак, что же мы можем ожидать узнать о жизни на экзопланетах, как только «Дж. У.» будет успешно развёрнут и угнездится на своей орбите в точке Лагранжа? Основными преимуществами этого прибора будут (1) высокое разрешение, обусловленное его большими размерами, и (2) его способность обнаруживать излучение вплоть до длинных инфракрасных волн. Эти возможности позволят телескопу исследовать атмосферы экзопланет в поисках признаков поглощения инфракрасного света специфическими молекулами, которые могут указывать на присутствие жизни — как мы уже обсуждали это в главе 5. В некоторых случаях «Дж. У.» может даже напрямую получить изображения экзопланеты, а в другое время он будет использовать анализ транзита планет, который мы уже описали. Вопрос о том, сможем ли мы истолковать такого рода данные как несомненное обнаружение жизни, может, по нашему мнению, остаться без ответа в обозримом будущем.
Поскольку мы говорим о новых телескопах, мы должны упомянуть TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), запущенный НАСА в 2018 году, и «Хеопс» (CHEOPS — Characterising ExOPlanet Satellite), запуск которого запланирован Европейским космическим агентством в 2019 году[17]. Оба этих космических телескопа будут проводить подробные наблюдения за близлежащими экзопланетами.
SETI
Поиск внеземного разума (the search for extraterrestrial intelligence — SETI) продолжается уже давно. Он начался в конце 1950-х годов, когда учёные поняли, что наши новые радиотелескопы позволят нам обнаруживать радиосигналы, посылаемые другими технологически развитыми цивилизациями нашей галактики — конечно, при условии, что эти сигналы были посланы. С тех пор поиски продолжаются — иногда при поддержке правительства, но обычно без неё.
Исходный довод в пользу поиска внеземного разума основывался на технологии середины 20 века, когда радио- и телевизионные сигналы транслировались без разбора во всех направлениях, в том числе в космос. Идея состояла в том, чтобы мы могли прослушивать чужие передачи. Или же, как вариант, вполне возможно, что кто-то вне Земли пытался связаться с нами, и в этом случае радиотелескопы в настоящее время дали нам возможность «снять трубку».
Лучшая аналогия для проведения поиска в рамках проекта SETI — это поиск определённой радиостанции в незнакомом городе: вы настраиваетесь на одну частоту, некоторое время слушаете, затем настраиваетесь на другую. Точно так же зондирование определённой звезды или планетной системы в рамках SETI должно «перебрать» весь спектр радиочастот — это масштабный проект. Иногда учёные утверждают, что инопланетяне выберут для общения определённую частоту (популярным выбором была так называемая 21-сантиметровая [8 дюймов] линия водорода) и что из-за этого мы должны исследовать только такие частоты. Конечно, проверка меньшего количества частот облегчает поиск, но она также затрудняет интерпретацию отрицательного результата: вы не можете определить, отсутствует ли сигнал вообще, или же присутствует, но не на той частоте, которую вы прослушиваете.
Технический прогресс на Земле показал, что стратегия подслушивания страдает серьёзным недостатком. На заре проекта SETI предполагалось, что, как только технологически развитая цивилизация достигнет точки, когда она сможет осуществлять трансляции, она будет продолжать делать это в течение длительных периодов времени — тысяч или даже, по некоторым расчётам, миллионов лет. Но на самом деле на Земле всё больше и больше передач осуществлялось по оптоволоконным кабелям и напрямую через спутники вместо того, чтобы транслироваться в космос. Таким образом, в последние 30 лет наша «подпись» в теле- и радиоэфире значительно выцвела. Поэтому мы подозреваем, что инопланетяне также будут излучать пригодные для «подслушивания» сигналы в течение короткого периода развития своей цивилизации — по сути, ровно до тех пор, пока их технологии не перейдут от радиопередач к волоконной оптике.
Мы можем подвести итог полувековой работы SETI одним предложением: мы не обнаружили никаких однозначных сигналов от внеземных цивилизаций. Точка. Объяснение этого так называемого «Великого молчания» остаётся одной из неразрешённых задач науки. Попутно отметим, что не всегда легко решить, имеет ли данный сигнал естественный источник или исходит от инопланетян. Например, когда были впервые замечены сигналы пульсара, астрономы, которые их обнаружили, назвали эти регулярно повторяющиеся радиоимпульсы «LGM-1»: это аббревиатура, означающая «маленькие зелёные человечки» ("little green men”).
Важнейшие научные вопросы
Если принять во внимание новые технологические возможности, которыми мы будем обладать в течение следующих нескольких десятилетий, то на какие вопросы мы захотим ответить? Ниже приведён неполный список направлений, по которым мы ожидаем осуществления исследований.
