Телескоп Swift НАСА увидел 2000 гамма-всплесков и теперь упадёт на Землю

Обсерватория «Свифт» (Swift) имени Neil Gehrels, космический телескоп NASA, который два десятилетия наперегонки со временем ловил самые мощные взрывы во Вселенной, прекратила научную работу. Теперь аппарат летит так низко, что разреженная верхняя атмосфера тормозит его достаточно сильно, чтобы телескопы уже не могли устойчиво удерживать цель, а роботизированный аппарат, отправленный поднять его выше, так и не сумел его захватить. Через несколько недель Swift снова войдёт в атмосферу и сгорит.

Swift создавали для основной миссии продолжительностью в два года, а проработал он более чем в десять раз дольше и поймал тысячи гамма-всплесков, коротких вспышек излучения, которые возникают при коллапсе массивных звёзд или столкновении мёртвых звёзд. С его уходом астрономы лишаются единственного телескопа, способного заметить такую вспышку и развернуться, чтобы изучить её примерно за минуту.

«Swift принёс стране невероятную и долговременную отдачу от вложений: его проектировали под двухлетнюю основную миссию, а плодотворно он работал более чем в 10 раз дольше», говорит Shawn Domagal-Goldman, директор Отдела астрофизики в штаб-квартире NASA. По подсчётам агентства, на счету телескопа более 2000 гамма-всплесков, более 1400 сверхновых, звёзды, разорванные чёрными дырами, кометы, астероиды и около 7000 опубликованных научных статей, основанных на данных Swift.

Почему телескоп на орбите падает

Любой спутник на низкой околоземной орбите задевает самые внешние, разреженные слои атмосферы. У Swift нет двигателя, чтобы противостоять торможению, а период высокой солнечной активности усугубил проблему: активное Солнце нагревает и раздувает верхнюю атмосферу, поэтому на той же высоте спутник встречает больше воздуха.

Swift был выведен на орбиту высотой около 600 километров. Сейчас он находится ниже 275 километров, значительно ниже примерно 400 километров, на которых летает Международная космическая станция. На такой высоте, по данным NASA, сопротивление атмосферы слишком велико, чтобы телескопы могли стабильно смотреть на свои цели. Точку невозврата для любой спасательной операции агентство определяло примерно в 300 километров.

Аппарат весит около 1450 килограммов. «Хотя из-за размеров аппарата Swift какие-то его детали могут пережить вход в атмосферу, вероятность того, что обломки причинят значительный материальный ущерб или физический вред кому-либо, очень мала», сообщила CNN компания LeoLabs, отслеживающая объекты в космосе. Большая часть уцелевших обломков, добавили в компании, падает в океан или на необитаемую сушу.

Спасение, которое было так близко

NASA действительно пыталось его спасти. Агентство заплатило компании Katalyst Space из Флагстаффа (штат Аризона) 30 млн долларов за создание роботизированного аппарата LINK, который должен был сблизиться со Swift, захватить его роботизированными манипуляторами и поднять обратно к первоначальной высоте. Swift для этого не предназначался: у него нет ни поручней, ни креплений, за которые мог бы ухватиться сервисный аппарат. Успех означал бы, что коммерческий робот впервые захватил беспилотный государственный спутник, не рассчитанный на обслуживание.

Katalyst построила LINK меньше чем за год и запустила его на ракете Pegasus XL, сброшенной с реактивного самолёта. Примерно через неделю полёта отказ переключателя питания затронул один из его маховиков, то есть вращающихся колёс, с помощью которых космический аппарат ориентируется в пространстве. Затем не отвечающий на команды клапан двигателя ориентации закрутил LINK, а следом произошёл второй отказ переключателя. Когда два из трёх маховиков вышли из строя, на остановку вращения ушло столько топлива, что на безопасный захват его уже не хватало.

NASA и Katalyst отменили спасательную операцию. LINK всё же подошёл к Swift на расстояние от 12 до 15 километров и сфотографировал его, прежде чем сгореть сам. «Мы подошли очень, очень близко», признаёт Kieran Wilson из Katalyst, выступая перед астрономическим комитетом Национальных академий США. Администратор NASA Jared Isaacman формулирует это так: «Это не тот результат, к которому мы стремились, но он не меняет того, почему эту миссию стоило попытаться осуществить».

На Земле команда Penn State, управляющая Swift, пыталась выиграть время. Операторы заменили научные цели такими положениями на небе, при которых аппарат сохранял наиболее обтекаемую ориентацию, и на месяцы отказались от прицельных научных наблюдений. John Nousek, директор миссии в Penn State, называет эти усилия «новаторскими новыми методами минимизации сопротивления, которое испытывает аппарат». После того как спасательную операцию урезали, Swift вернулся к работе с двумя из трёх своих инструментов и работал, пока сопротивление атмосферы не положило конец его наблюдениям.

Как Swift изменил изучение космических взрывов

Гамма-всплески длятся от доли секунды до нескольких минут, и до Swift они обычно угасали раньше, чем их успевали найти крупные телескопы. «Swift проектировали как спутник, целиком посвящённый изучению гамма-всплесков, вспышек, которые появлялись и исчезали так быстро, что никто не мог навести на них крупные телескопы, чтобы узнать больше», говорит S. Bradley Cenko, главный исследователь миссии в Центре космических полётов Goddard NASA. Широкоугольный детектор гамма-излучения замечал каждый всплеск, Swift передавал его координаты наземным обсерваториям и разворачивал свои рентгеновский и ультрафиолетово-оптический телескопы, чтобы поймать угасающее послесвечение. «Обычно на это у Swift уходила примерно минута», добавляет Cenko.

Эта скорость решила давнюю загадку. Короткие гамма-всплески, достигающие пика менее чем за две секунды, никогда прежде не удавалось локализовать достаточно точно, чтобы увидеть их послесвечение. Swift поймал всплеск длительностью три сотых секунды, зарегистрировав всего 11 рентгеновских фотонов, и этот результат подкрепил гипотезу о том, что короткие всплески рождаются при столкновениях нейтронных звёзд, остатков взорвавшихся звёзд размером с город.

Кроме того, Swift стал универсальным телескопом для экстренных наблюдений. Астрономы могли запрашивать срочные наблюдения, команды на которые отправлялись с Земли в течение нескольких минут, а дневное расписание вмещало до 75 отдельных целей. Вместе с телескопом NASA Fermi он открыл GRB 221009A, получивший прозвище BOAT (от английского выражения «самый яркий за всё время»), самый энергичный гамма-всплеск из когда-либо зарегистрированных, удалённый примерно на 2,4 миллиарда световых лет.

Swift оставляет архив из более чем 1,5 миллиона снимков ультрафиолетово-оптического телескопа и в общей сложности около 12 терабайт данных, что NASA сравнивает примерно с 600 фильмами высокой чёткости. Всё это находится в открытом доступе.

Что остаётся неясным после завершения миссии

Точные день и место входа в атмосферу пока неизвестны. NASA сообщает лишь, что это ожидается в ближайшие недели, а сроки зависят от солнечной активности, которая меняет плотность верхней атмосферы. Обнадёживающая оценка риска, приведённая выше, принадлежит компании по отслеживанию космических объектов, а не взята из опубликованного анализа NASA.

Более важный открытый вопрос: что придёт на смену Swift. NASA преемника не назвало. По словам Domagal-Goldman, агентство «изучает наши возможности использовать и усилить флот существующих космических телескопов NASA, от коммерческих решений с быстрым выводом на орбиту до эффективных, инновационных новых миссий». Космические вспышки уже ищут и другие аппараты, среди них китайско-французская миссия SVOM и возглавляемая Китаем миссия Einstein Probe («Зонд Эйнштейна»), а Fermi по-прежнему наблюдает небо в гамма-диапазоне. Насколько хорошо такое сочетание заменит телескоп, способный найти всплеск и изучить его послесвечение примерно за минуту, астрономы узнают только на практике.

Что касается обслуживания спутников, LINK, по данным Katalyst, показал, что небольшая компания способна менее чем за год построить и запустить роботизированный сервисный аппарат с работающими двигателями и манипуляторами. Но самое трудное он так и не доказал: захват аппарата, который никогда не создавался для того, чтобы его захватывали.

Частые вопросы о завершении миссии Swift

Когда телескоп NASA Swift упадёт на Землю?

NASA ожидает, что Swift войдёт в атмосферу в ближайшие несколько недель. Последнее научное наблюдение он провёл 20 октября 2026 года.

Опасны ли обломки падающего телескопа Swift?

Большая часть аппарата массой около 1450 килограммов должна сгореть. Компания LeoLabs, отслеживающая космические объекты, сообщила, что часть деталей может уцелеть, но вероятность значительного ущерба или вреда для кого-либо очень мала, а уцелевшие обломки, скорее всего, упадут в океан или на необитаемую сушу.

Почему NASA не смогло спасти телескоп Swift?

У Swift нет двигателя, чтобы поднять собственную орбиту. Роботизированный аппарат LINK, построенный Katalyst Space по контракту с NASA на 30 млн долларов, должен был захватить его и поднять выше, но отказы маховиков и вращение израсходовали топливо раньше, чем он смог предпринять попытку захвата.

Что такое гамма-всплеск?

Гамма-всплеск представляет собой короткую вспышку высокоэнергетического излучения и самый мощный из известных типов взрывов. Длинные всплески возникают при коллапсе массивных звёзд, а короткие, длящиеся менее двух секунд, связывают со столкновениями нейтронных звёзд.

Хронология и что будет дальше

Swift стартовал 20 ноября 2004 года, а в 2018 году NASA назвало его в честь первого главного исследователя миссии Neil Gehrels, скончавшегося в 2017 году. Знаковый короткий всплеск GRB 050509B телескоп зарегистрировал в мае 2005 года, а 9 октября 2022 года последовал BOAT.

NASA подписало контракт с Katalyst 25 сентября 2025 года, LINK стартовал 3 июля 2026 года с атолла Кваджалейн (Kwajalein) на Маршалловых Островах, а 19 августа захват отменили. В конце сентября LINK вошёл в атмосферу, а 20 октября Swift провёл последнее наблюдение.

Дальше последует само падение, ожидаемое в течение нескольких недель. Архив Swift остаётся открытым для исследователей, и эти данные, по словам Domagal-Goldman, «будут питать новые открытия ещё многие десятилетия».

Теги: астрономия, nasa, гамма-всплески, Katalyst Space, Neil Gehrels, Swift Observatory