Космический телескоп NASA имени Нэнси Грейс Роман, уже находящийся в космосе и проходящий этап ввода в эксплуатацию, займётся проверкой новой мощной технологии для непосредственного изучения экзопланет. Планету, обращающуюся вблизи далёкой звезды, чрезвычайно трудно увидеть, поскольку сияние светила подавляет гораздо более слабый отражённый свет самой планеты. Инструмент телескопа под названием Coronagraph Instrument (CGI, коронограф) призван отделить это тусклое планетное излучение от яркого света соседней звезды.
В CGI объединены передовая коронографическая методика и активное управление волновым фронтом: деформируемые зеркала компенсируют мельчайшие оптические несовершенства и подавляют паразитный звёздный свет. Если технология сработает так, как задумано, астрономы смогут напрямую получать изображения и изучать газовые гиганты, которые старше, холоднее и расположены ближе к своим звёздам, чем горячие молодые планеты, обычно выявляемые методом прямого наблюдения. Оливер Краузе, руководитель исследовательской группы инфракрасной космической астрономии в Институте астрономии Общества Макса Планка (MPIA) в Гейдельберге, заявил: «The CGI aboard the Roman Space Telescope is the most technically sophisticated device for optical observations ever operated in space for scientific research».
Телескоп стартовал с Космического центра Кеннеди на ракете SpaceX Falcon Heavy 30 августа 2026 года после примерно десяти лет создания. Аппарат рассчитан на пятилетнюю основную миссию с возможным продлением ещё на пять лет, однако, по данным NASA, экономия топлива благодаря высокоточной работе ракеты-носителя и ранней коррекции траектории позволяет рассчитывать как минимум на 22 года научной работы. Роман займётся изучением истории Вселенной, а также роли тёмной материи и тёмной энергии в расширении космоса и формировании крупномасштабной структуры.
Сейчас телескоп движется к своей окончательной орбите вокруг точки Лагранжа L2 системы Солнце — Земля, расположенной примерно в 1,5 млн километров от нашей планеты, куда он должен прибыть в начале декабря. С момента запуска инженеры успешно включили CGI и провели первичную проверку его программного обеспечения, камер, механизмов, терморегулирования и других систем. Теперь инструменту предстоят месяцы калибровки и тестирования, прежде чем начнётся полноценная научная работа, в ходе которой он продемонстрирует технологии, способные сделать прямое наблюдение экзопланет значительно более эффективным.
Ожидается, что Роман обнаружит множество новых экзопланет, тогда как CGI сосредоточится на особенно сложной задаче — отделении слабого света планет от подавляющего сияния их родительских звёзд. Коронограф использует специальные маски, перекрывающие яркую звезду, чтобы стали видны гораздо более тусклые объекты рядом с ней, однако такие маски создают сильные артефакты изображения. В CGI к этой схеме добавлено активное управление волновым фронтом для снижения нежелательных эффектов и повышения контраста между звездой и близкой планетой: два деформируемых зеркала, каждое из которых управляется более чем 1600 миниатюрными приводами, могут слегка менять форму, компенсируя мельчайшие несовершенства и изменения в оптике телескопа.
Внутри CGI маски, деформируемые зеркала и датчики работают совместно, подавляя мешающий звёздный свет. Система рассчитана на обнаружение планеты рядом со звездой, которая ярче неё в миллиард раз, — примерно таково соотношение яркости Юпитера и Солнца, что означает улучшение нынешних возможностей вплоть до тысячекратного. Встроенный спектрограф затем позволит исследователям анализировать состав атмосфер этих планет, а сам CGI также предназначен для съёмки околозвёздных дисков — структур из материала вокруг близких звёзд — в видимом свете. Для достижения такого уровня нужна исключительная механическая стабильность: под руководством Краузе специалисты MPIA спроектировали, разработали, изготовили и испытали ключевые компоненты — механизмы точного выравнивания (PAM), которые позиционируют оптические элементы, такие как фильтры, коронографы и зеркала. За восемь часов работы PAM не должны отклоняться более чем на 40 миллисекунд дуги, тогда как в одном градусе содержится 3,6 млн миллисекунд дуги.
MPIA — единственный прямой немецкий партнёр NASA по CGI — также участвует в разработке программного обеспечения для обработки технических и научных данных и подготовки наблюдений. Измерения координирует программа участия научного сообщества NASA, где Краузе отвечает за местный проект, а Вольфганг Бранднер — за наблюдения по обнаружению газовых гигантов в видимом свете. В ходе продолжающегося ввода телескопа в эксплуатацию участники программы оценивают данные, пока приборы обсерватории проходят калибровку и проверку. «However, thanks to the CPP’s global distribution, with members in the US, Japan, and Europe, our data analysts can carry out their tasks during normal office hours», — говорит Вольфганг Бранднер. После начала штатной работы данные будут публиковаться сразу после обработки в Центре поддержки науки имени Романа, а первые научные снимки NASA планирует обнародовать в начале 2027 года. В случае успеха CGI его технологию можно будет усовершенствовать для будущих космических обсерваторий, таких как Habitable Worlds Observatory (Обсерватория обитаемых миров), что приблизит астрономов к прямому получению изображения планеты, похожей на Землю, у другой звезды.