Космический телескоп NASA имени Нэнси Грейс Роман после серии масштабных проверок и точных настроек работает лучше, чем рассчитывали специалисты. Оптические приборы обсерватории удалось вывести на исключительно высокую резкость, а качество снимков основной камеры примерно на 30% превосходит прогнозные показатели. Об этом сообщает ScienceDaily.
Этот результат приближает телескоп к выполнению его главной задачи — изучению темной материи, темной энергии и других загадок Вселенной. Даже минимальный прирост оптической точности позволит получать более четкие изображения во время широкомасштабных обзоров неба. По словам инженера по системам широкопольного инструмента Дэйва Хики из Центра космических полетов NASA имени Годдарда в Гринбелте (штат Мэриленд), от этого прибора зависят многие ключевые цели миссии, включая исследования темной материи и темной энергии, поэтому успешная работа инструмента вызывает и радость, и огромное облегчение.
Широкопольный инструмент активировали в сентябре, после чего инженеры провели всесторонние испытания каждого узла — как по отдельности, так и в составе всей системы. Сначала специалисты проверили 18 детекторов размером примерно со стикер и управляющую их работой электронику. Затем они протестировали колесо элементов — вращающийся механизм с фильтрами и другими оптическими компонентами, который пропускает к детекторам свет выбранных длин волн и разделяет его на отдельные цвета. Далее инженеры включили внутреннюю систему калибровки со светодиодами: эти регулируемые источники света по командам с Земли создают сигналы разного цвета и яркости, а измерение отклика детекторов помогает выявить различия в чувствительности и внести нужные поправки. Кроме того, был проверен механизм юстировки, который перевели из намеренно расфокусированного положения при запуске в позицию максимальной резкости, а также система терморегулирования, поддерживающая нужную температуру узлов.
Параллельно другая группа специалистов занималась общей оптической юстировкой телескопа. Результаты оказались обнадеживающими с самого начала: зеркала и другие оптические элементы уже стояли с высокой точностью, поэтому потребовались лишь небольшие поправки. Руководитель оптических систем проекта Мэтью Болкар отметил, что телескоп работал отлично еще до начала регулировки благодаря качественной подготовке на Земле, а испытания и моделирование в Центре Годдарда и у подрядчиков L3Harris и BAE Space and Mission Systems оставили лишь незначительные корректировки для почти идеальной юстировки. Достичь такой точности в космосе особенно сложно: при запуске чувствительное оборудование испытывает нагрузки, а условия на орбите заметно отличаются от земных. Телескоп отправился в космос 30 августа с тщательно проверенными на Земле оптическими системами.
Роман собирает свет далеких объектов с помощью сложной системы зеркал и оптических элементов и направляет его в два научных инструмента. Для сохранения резкости свет должен идти по предельно точному пути, и даже микроскопическое смещение способно повлиять на фокусировку. Вторичное зеркало сдвинули примерно на одну шестнадцатую диаметра человеческого волоса, рассказал старший оптический инженер проекта Алден Джурлинг: если увеличить это изменение до высоты Эмпайр-стейт-билдинг, оно окажется чуть меньше, чем одна монета в один цент, положенная на вершину небоскреба. Сначала специалисты сосредоточились на коронографе, который давал слегка расфокусированные изображения, но проблема оказалась слабее ожидаемой и легко устранимой. Сейчас коронограф соответствует строгим требованиям, а инженеры продолжат настраивать его камеры и подбирать оптимальные конфигурации деформируемых зеркал; в ближайшие недели предстоит проверить его способность блокировать лишний свет, что необходимо для наблюдения тусклых объектов рядом с яркими.
Итоговые замеры показали, что оптическое качество широкопольного инструмента почти на 30% лучше прогноза. До запуска инженеры установили требование к качеству изображения на уровне около 90 нанометров RMS (среднеквадратичное отклонение) — этот показатель описывает величину оптической ошибки, то есть отклонение световой волны от идеально сфокусированной. Для сравнения, 90 нанометров примерно в тысячу раз тоньше человеческого волоса, и даже столь малые погрешности влияют на резкость астрономических снимков. После последних корректировок оптическая ошибка составила всего 63 нанометра RMS, что существенно лучше исходного требования. По словам Джурлинга, все снимки, которые телескоп сделает в ходе обзоров неба, будут четче ожидаемого, и это отличный итог многолетнего моделирования, точных измерений и испытаний. Оба научных инструмента теперь соответствуют ожидаемым характеристикам или превосходят их, и телескоп прошел еще один важный этап подготовки к регулярным наблюдениям.