Космический телескоп NASA имени Нэнси Грейс Роман успешно прошёл серию важных проверок, подтвердивших его способность удерживать исключительно стабильное положение во время наблюдений. С 15 по 21 сентября инженеры тестировали систему точного наведения, которая обеспечивает надёжное удержание аппарата на выбранных целях. Затем 22 сентября инструмент Coronagraph впервые принял космический свет.
Основной научный прибор телескопа — Wide Field Instrument (широкоугольный инструмент) — оснащён 18 детекторами. Инженеры выделили на каждом из них небольшой участок для непрерывного слежения за отдельной опорной звездой, координаты которой заранее известны с высокой точностью. Система ориентации сначала направляет аппарат в нужную область неба, после чего система точного наведения отслеживает эти звёзды и передаёт данные, позволяющие корректировать мельчайшие смещения во время экспозиции. Без таких дополнительных поправок телескоп не смог бы удерживаться достаточно стабильно для получения максимально чётких снимков.
«Каждое наблюдение Роман опирается на его способность точно удерживаться на нужном участке космоса достаточно долго для сбора изображения, а глубокая экспозиция может занимать от минут до часов, — заявила Бегонья Вила, руководитель группы систем наведения телескопа в Центре космических полётов Годдарда NASA в Гринбелте, штат Мэриленд. — Система точного наведения сообщает положение опорных звёзд системе ориентации примерно четыре раза в секунду, и та при необходимости смещает аппарат на крошечную величину, компенсируя любое отклонение. Наши испытания подтвердили, что мы способны удерживать обсерваторию очень стабильно для научной работы: точность лучше 1/100 000 градуса в течение получаса для наблюдений широкоугольным инструментом или в течение восьми часов для наблюдений коронографом, которые длятся гораздо дольше. Это был очень волнующий момент для команды».
Достигнутый уровень стабильности примерно сравним с удержанием лазерного луча на монете США диаметром около 18 миллиметров с расстояния примерно 240 километров. Инженеры рассчитывают улучшить этот показатель по мере дальнейшей настройки системы наведения. Если удастся достичь поставленной цели, то же сравнение будет соответствовать расстоянию около 370 километров.
Кроме того, телескоп протестирует способ наведения, который ранее в таком виде не применялся. «У Роман нет отдельного инструмента-гида, как у других космических телескопов, — пояснила Вила. — Вместо отслеживания только точечного вида звезды он будет наводиться по детальным спектральным картинам, называемым спектрами. Поскольку Роман уже оснащён для измерения спектров в научных целях, он может использовать ту же информацию для точного позиционирования телескопа. Мы с нетерпением ждём проверки этого режима спектрального наведения в ближайшие недели». Спектры содержат сведения о распределении света объекта по различным длинам волн, и телескоп изначально спроектирован для сбора таких данных, что позволяет инженерам применять эту же возможность для определения и поддержания точного положения аппарата.
22 и 27 сентября команда пошла дальше и проверила систему точного наведения совместно с инструментом Coronagraph. Этот коронограф предназначен для демонстрации передовых технологий, подавляющих яркий свет звёзд, чтобы учёные могли изучать гораздо более тусклые планеты и пылевые диски вокруг близлежащих звёзд. «Коронограф Роман также имеет собственный внутренний процесс стабилизации, что делает его ещё более стабильным, чем широкоугольный инструмент», — отметила Вила. Такая дополнительная стабильность критически важна для наблюдений коронографом: даже крайне малые вибрации или ошибки наведения могут привести к попаданию нежелательного звёздного света в изображение и заглушить гораздо более тусклые планеты, которые надеются обнаружить учёные. Коронограф включился 1 сентября и в середине месяца «размял» свои цифровые, электронные и механические «конечности». Убедившись, что система точного наведения способна удерживать инструмент стабильно, команда настроила фокус и позволила коронографу впервые предварительно взглянуть на космос. Эти ранние наблюдения помогут учёным продолжить совершенствование прибора перед началом более сложных испытаний. «Это наблюдение подтверждает, что инструмент может формировать сфокусированное изображение, — сказала Ванесса Бейли, научный сотрудник проекта Coronagraph в Лаборатории реактивного движения NASA в Южной Калифорнии. — Это очень ограниченный тест, который запускает методичный процесс всё более сложных задач, помогающих нам подготовиться к будущим наблюдениям прибора».
Во время первого теста коронограф наблюдал тусклую звезду в Большом Магеллановом Облаке — соседней галактике. Изображение содержало дополнительный «шум», поскольку детекторы прибора намеренно поддерживались при более высокой температуре, чем их будущая рабочая температура: это помогает предотвратить оседание загрязнений на детекторы. «Мы проверяли систему, убеждаясь, что свет проходит через неё, — сказала Бейли. — Вторым шагом, в воскресенье, стало наблюдение, подтвердившее наше наведение. Команда охладила детекторы для лучшей чувствительности, и мы наблюдали новую область в Большом Магеллановом Облаке, где ожидали увидеть множество звёзд на одном снимке. И мы их увидели! Мы вздохнули с облегчением!» Это второе наблюдение дало ещё одно важное подтверждение того, что телескоп наведён туда, куда ожидали учёные, а коронограф способен обнаруживать несколько звёзд после охлаждения детекторов для повышения чувствительности. Успешные испытания стали очередным шагом в процессе ввода прибора в эксплуатацию, пока NASA готовит Роман к более сложным наблюдениям в будущем.