1. Космический телескоп имени Джеймса Уэбба (James Webb Space Telescope, JWST)

NASA и Европейское космическое агентство (ЕКА) планируют запустить следующий свой крупный космический телескоп в конце этого года — он станет преемником Хаббла. У этого инфракрасного телескопа будет более широкий спектр обзора, чем у Хаббла, и он сможет работать дальше от Земли — на солнечной орбите, а не земной. Когда телескоп запустят, он станет самым крупным и мощным телескопом в мире, способным заглянуть в прошлое на 200 миллионов лет после Большого взрыва.

Университет штата Огайо провел исследование, по результатам которого заявил, что телескоп Джеймса Уэбба сможет обнаружить признаки инопланетной жизни в далеких мирах в течение всего пяти лет после запуска. Аспирант Каприс Филлипс подсчитал, что телескоп вполне способен обнаружить аммиак, создаваемый живыми существами вблизи газовых карликовых планет, уже после нескольких обращений вокруг орбиты.

Телескоп Джеймса Уэбба также называют «машиной времени», которая может помочь нам разгадать секреты Вселенной. Телескоп поможет ученым взглянуть глубоко в прошлое на первые галактики, родившиеся в начале истории Вселенной более 13,5 миллиардов лет назад. Телескоп также будет наблюдать за источниками звезд, экзопланет и даже за лунами и планетами нашей солнечной системы.

Рабочая температура телескопа Джеймса Уэбба и большинство его инструментов составляет примерно 40 Кельвинов. Это примерно минус 233 градуса по Цельсию. Размер телескопа составляет примерно 20 на 14 метров, он будет работать на гало-орбите в точке Лагранжа L2 системы Солнце-Земля на расстоянии около полутора миллионов километров от Земли — это почти в четыре раза дальше Луны.

Официальные представители космических агентств, ответственных за телескоп, говорят, что расходы на него могут превысить установленный Конгрессом предел в 8 миллиардов долларов. NASA уже вложило 7 миллиардов долларов в телескоп с тех пор, как его предложили в качестве замены старого телескопа Хаббл.

Телескоп Джеймса Уэбба рассчитан на пять лет работы, но NASA надеется, что он проработает как минимум десять, хотя из-за большого расстояния от Земли его нелегко будет отремонтировать. Телескоп запустят в конце октября 2021 года на ракете Ariane-5, а первые результаты должны получить в 2022 году.

2. Чрезвычайно большой телескоп (Extremely Large Telescope, ELT)

Чрезвычайно большой телескоп (ELT) Европейской южной обсерватории (ESO) в Чили строится в качестве замены Очень большого телескопа (VLT). Помимо ну очень оригинального названия, у него также будет площадь сбора света, в 250 раз превышающая размер аналогичной у Хаббла, а снимки будут в 16 раз четче. Как и телескоп Джеймса Уэбба, ELT предназначен для того, чтобы заглянуть в прошлое и увидеть самые ранние галактики, образовавшиеся после Большого взрыва почти 14 миллиардов лет назад.

Когда строительство обсерватории завершится, ELT станет крупнейшим в мире оптическим телескопом — примерно в пять раз больше лучших инструментов наблюдения, используемых сегодня. В ESO объяснили, что благодаря своему размеру ELT может изменить наше понимание Вселенной, и добавили, что телескоп позволит нам изучать атмосферу экзопланет.

Размер главного зеркала составит около 39 метров в диаметре, его разместят в огромном вращающемся куполе на высоте около трех тысяч километров на горе в пустыне Атакама. Всего у телескопа будет пять зеркал: первые три будут изогнутыми, чтобы обеспечить превосходное качество изображения площади, равной трети ширины полной луны. Другие два зеркала будут почти плоскими, чтобы предоставить адаптивную оптику для изучения атмосферных искажений. Апертура ELT будет на 30 метров больше, чем у его предшественника VLT, запущенного в 1998 году.

Помимо прочего, телескоп будет дополнять и совершенствовать открытия астрономами планет, вращающихся вокруг других звезд. Он сможет находить более мелкие планеты земного типа, делать снимки более крупных и, возможно, даже характеризовать их атмосферы.

В настоящий момент обсерватория строится в Чили. Ожидается, что телескоп сделает первые снимки примерно в 2025 году.

3. Обсерватория имени Веры Рубин (Vera C. Rubin Observatory)

Обсерватория имени Веры Рубин в Чили, ранее известная как Большой обзорный телескоп (Large Synoptic Survey Telescope, LSST), должна заработать к 2023 году. Обсерваторию назвали в честь американского астронома Веры Рубин, известной своими открытиями в исследовании скорости вращения галактик и темной материи. Сам телескоп назовут «Обзорный телескоп Симони», в знак признательности частным инвесторам Чарльзу и Лизе Симоньи.

Основная цель обсерватории: завершить масштабное исследование Legacy Survey of Space and Time (LSST), используя широкоугольный отражающий телескоп и 84-метровое зеркало. Каждые несколько ночей обсерватория будет фотографировать небо целиком, чтобы шире взглянуть на все планеты, звезды, луны и астероиды, движущиеся по небу.

Конструкция телескопа обеспечивает очень широкое поле обзора: до 3,5 градусов в диаметре или 9,6 квадратных градусов. Солнце и Луна, если смотреть с Земли, имеют диаметр 0,5 градуса или 0,3 квадратного градуса. Такой угол обзора в сочетании с большой апертурой обеспечивает обзор ночного неба, в три раза превосходящий лучшие из существующих телескопов. Главное зеркало имеет диаметр 8,5 метра, второе зеркало — 3,4 метра, а третье зеркало, в форме кольца — 4,8 метра.

Строительство обсерватории Веры Рубин и телескопа Симоньи завершится в этом году, а запустят их в 2022 или 2023 году.

4. Гигантский Магелланов телескоп (Giant Magellan Telescope, GMT)

Гигантский Магелланов телескоп, строящийся в Чили, представляет собой «чрезвычайно большой телескоп» с семью зеркалами диаметром 8,4 метра.

Массивный телескоп, предназначенный для поиска экзопланет — это проект стоимостью 1 миллиард долларов, который работает в оптическом и ближнем инфракрасном диапазонах, с площадью обзора 368 квадратных метров.

Университет Аризоны строит зеркальную систему, в которой одно зеркало будет расположено в центре, а еще шесть — вокруг него. Хотя на финальной стадии у телескопа будет семь зеркал, его запустят к концу этого десятилетия, когда будет установлено четвертое.

Ученые ожидают, что телескоп сможет генерировать гораздо большие изображения из-за крупной апертуры и усовершенствованной адаптивной оптики, которая превосходит таковые у космического телескопа Хаббла. Гигантский Магелланов телескоп является представителем новейшего класса «чрезвычайно больших телескопов» — намного более крупных, чем обсерватории предыдущего поколения.

GMT охватит очень широкий спектр астрофизики, но будет специализироваться на нескольких областях астрономии, включая формирование звезд и планетных систем. Помимо прочего, он будет изучать свойства экзопланетных систем, звездные популяции и химическую эволюцию, формирование и эволюцию галактик, темную материю, темную энергию и фундаментальную физику, первый свет и реионизацию, а также транзиентные явления.

5. Римский космический телескоп Нэнси Грейс (Nancy Grace Roman Space Telescope, RST)

Римский космический телескоп Нэнси Грейс будет запущен в 2025 году. Телескоп оснащен зеркалом диаметром 2,4 метра, а также камерой видимого и ближнего инфракрасного диапазона, снимки которой сопоставимы с изображениями, полученными с Хаблла.

Одна из главных задач телескопа — ответить на основные вопросы о темной энергии, включая ее галактическое ускорение. Телескоп также проведет исследование экзопланет, чтобы ответить на вопросы о потенциале жизни в других частях Вселенной, и создаст огромные космические панорамы, которые помогут астрономам ответить на вопросы об эволюции нашей Вселенной.

Астрономы также ожидают, что им удастся найти тысячи планет во время исследования широкого спектра звезд в Млечном Пути, используя два разных метода. Как пояснили в NASA, RTS будет определять местонахождение потенциальных новых миров или экзопланет, отслеживая количество света, исходящего от далеких звезд с течением времени. В технике, называемой гравитационным микролинзированием, всплеск света сигнализирует о возможном присутствии планеты. И наоборот, если свет от звезды периодически тускнеет, это может быть связано с тем, что планета пересекает поверхность звезды, когда завершает свой оборот по орбите. Этот метод называется транзитным. Используя эти два метода для поиска новых миров, астрономы получат беспрецедентное представление о составе и расположении планетных систем по всей нашей галактике.

RTS планируют запустить в середине 2020-х годов. Ученые рассчитывают, что он станет самым успешным охотником за планетами NASA.

Другие телескопы, находящиеся в настоящее время в разработке, включают Тридцатиметровый телескоп (Thirty Meter Telescope, TMT), строящийся на Гавайях, и проект Square Kilometre Array (SKA, «[антенная] решётка [площадью] в квадратный километр»), который разрабатывают в Австралии и Южной Африке.

Космические обсерватории будущего будут исследовать гравитационные волны, делать снимки далеких звезд, идентифицировать планеты, похожие на Землю, и изучать более широкий диапазон световых волн, чем позволяют существующие технологии сейчас. Эти обсерватории заменят существующие телескопы, такие как Хаббл, Очень Большой телескоп, Спитцер и Кеплер, а также недавно разрушенную обсерваторию Аресибо.

Ожидается, что в течение десяти лет после запуска они смогут дать ответы на вопросы о том, как образовалась Вселенная, как работают пока необъяснимые явления, и, возможно, даже обнаружат первые признаки жизни на планете за пределами нашей солнечной системы.