Что такое космический интерферометр?

В течение многих столетий точность измерений в астрометрии ограничивалась свойствами глаза (минуты дуги) . Изобретение телескопа повысило ее до предела, налагаемого неоднородностями атмосферы (секунды дуги) . Выход за пределы атмосферы и применение принципов интерферометрии отодвинул достижимый предел точности в миллион раз (до микросекунд дуги) , вплоть до предела, определяемого неоднородностями гравитационных полей Вселенной. Насущной необходимостью на сегодняшний день является создание новых инструментов и методов изучения окружающего пространства.



Целью современных астрометрических миссий является проведение измерений с предельной точностью. Ведущие космические агентства активно разрабатывают такие проекты.

В 90-х годах Институтом астрономии РАН был предложен проект астрометрического инструмента космического базирования, предназначенного для измерений координат звезд.



Космический интерферометр-дугомер ОЗИРИС - Оптический Звездный Интерферометр, Размещаемый на Искусственном Спутнике - нацелен на достижение микросекундного предела точности. Ожидаемая точность составит 10 микросекунд дуги, что в сто раз превышает точность наземных наблюдений и точности, пока достигнутые в космосе. Такие измерения позволят определить расстояния до любых звезд в Галактике и ее окрестностях. Кроме того, будет уточнена система отсчета во Вселенной - метрологический базис всех исследований окружающего мира. Основой предлагаемого инструмента является принцип оптической интерферометрии.

Схема расположения телескопов, лазеров и пробной массы на КК проекта LISA.



Для измерения расстояний будут использоваться неодимовые лазеры непрерывного действия с выходной мощностью 1Вт в инфракрасном диапазоне спектра (1 мкм) и 30-ти сантиметровые телескопы. Это даст возможность измерять расстояние с точностью около 10 пикометров каждую секунду (примерно в 10 раз меньше размера атома) . Амплитуда гравитациооной волны характеризуется относительным изменением расстояния. В данном случае ожидаемая чувствительность детектора равна 2X10^(-18) за секунду.



Космический интерферометр SIM PlanetQuest задумывался как один из самых точных астрономических приборов, хотя его характеристики, на первый взгляд, и напоминают параметры дорогого, но любительского инструмента. Интерферометр представляет собой 30-сантиметровый телескоп, куда поступает свет от пары зеркал, разделенных 10-метровым расстоянием. С точки зрения оптики, такое устройство эквивалентно 10-метровому телескопу по качеству воспроизведения мелких деталей ( это называют разрешающей способностью ), хотя "светосила" интерферометра и меньше во много раз.
Слабые источники света останутся для него невидимыми, зато яркие, но не слишком удаленные друг
от друга звезды будут выглядеть как два различных объекта, даже если их не "разделяет", например, телескоп Hubble. Космический интерферометр оказывается "космической линейкой" для сверхточного измерения расстояний, одно "деление" на которой соответствует 4 микросекундам дуги ( это значит, например, что с Луны он мог бы различить головы орла на российской рублевой монете) . В частности, SIM способен зафиксировать неровности звездных траекторий, которые объясняются присутствием невидимых планет.