Российская космическая научная программа надеется на редкий триумф в этом месяце. Рентгеновский спутник «Спектр-РГ», который будет запущен 21 июня из Казахстана, призван составить карту всех примерно 100000 скоплений галактик, которые можно увидеть по всей вселенной. Содержащие до 1000 галактик и массу в 1 миллион миллиардов солнц, скопления являются крупнейшими структурами, связанными гравитацией во вселенной. Изучение их должно пролить свет на эволюцию вселенной и природу темной энергии, которая ускоряет ее расширение.

Впервые предложенный более 30 лет назад как часть советского плана для серии амбициозных «великих обсерваторий» по образцу космического телескопа им. Хаббла, «Спектр-РГ» стал жертвой сокращения расходов в постсоветской России. Но спутник стоимостью около 500 миллионов евро, который будет нести немецкие и российские рентгеновские телескопы, был возрожден в начале прошлого десятилетия с новой миссией: не просто сканировать небо на предмет интересных рентгеновских источников, таких как сверхмассивные черные дыры, пожирающие материю , но для отображения достаточного количества скоплений галактик для выяснения устройства вселенной. Новая цель означала дальнейшие задержки. «Было много взлетов и падений»,— говорит Питер Предель (Peter Predehl), руководитель группы Института внеземной физики им. Макса Планка (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics) в Гархинге (Garching), Германия, который построил один из двух телескопов спутника. «Всякий раз, когда мы думали, что преодолели трудности, появлялись новые».

Спектр-РГ родился в конце 1980-х годов. Гласность поощряла советских исследователей сотрудничать с западными коллегами, а исследования SN 1987A, ближайшей сверхновой в наше время, продемонстрировали способность рентгеновских лучей отслеживать такие бурные события. Рашид Суняев из Московского Института Космических Исследований предложил рентгеновскую обсерваторию для орбиты выше земной атмосферы, которая блокирует рентгеновское излучение. Вскоре 6-тонная миссия заполнилась пятью телескопами, и в ней приняли участие 20 институтов в 12 странах, включая Соединенные Штаты. Но после распада Советского Союза Роскосмос изо всех сил пытался удержать свою космическую станцию «Мир» на высоте и внести свой вклад в развитие Международной космической станции (МКС). «Нам сказали, что космический корабль слишком велик для России, слишком амбициозен»,— говорит Суняев, который сейчас работает в Институте астрофизики им. Макса Планка (Max Planck Institute for Astrophysics) в Гархинге. «Он просто умер».

Обновление началось в 2003 с планами меньшей миссии c использованием рентгеновского монитора, построенного в Великобритании, и рентгеновского телескопа MPE под названием ROSITA, который предназначался для МКС, но был возвращен на землю катастрофой космического челнока Challenger. Новым толчком стала космология. Исследования далеких сверхновых в 1990-х годах показали, что расширение Вселенной ускоряется. Исследователи хотели узнать больше о темной энергии, таинственной силе, которая ее вызывала, и о том, изменяется ли она в пространстве или во времени. Галактические кластеры являются одними из лучших индикаторов, говорит рентгеновский астроном Эндрю Фабиан из Института астрономии (Institute of Astronomy in Cambridge) в Кембридже, Великобритания. «Кластеры являются самыми массивными объектами во вселенной, вершиной образования галактик, и очень чувствительны к космологическим явлениям«.

Они лучше всего видны в рентгеновских лучах, потому что промежутки между галактиками заполнены газом, который нагревается до миллионов градусов, когда галактики теснясь, образуют кластер. При картировании кластеров, говорит Эсра Булбул (Esra Bulbul) из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) в Кембридже, штат Массачусетс, которая недавно присоединилась к команде Института внеземной физики им. Макса Планка, SСпектр-РГ «будет изучать эволюцию структуры вселенной».

Задача состояла в том, чтобы расширить возможности существующего телескопа ROSITA, который мог собирать только до 10 000 скоплений галактик. Дискуссии привели к «расширенной» eROSITA на 90 миллионов евро, оплаченной Институтом внеземной физики им. Макса Планка и Немецким аэрокосмическим центром (Deutsche Zentrum für Luft und Raumfahrt). Это массив из семи идентичных телескопов с пятикратной эффективной площадью сбора в сравнении с исходным инструментом. Россия и Германия подписали соглашение в 2007 году, запуск запланирован на 2012 год.

Но развитие миссии не было гладким. Инструменту в Великобритании не удалось получить финансирование, и его заменили российским телескопом ART-XC, который дополнит eROSITA, обнаруживая более редкие рентгеновские лучи высокой энергии. Фотоны с более высокой энергией труднее собирать, но они особенно полезны для наблюдения сверхмассивных черных дыр в центрах галактик, поскольку они пронизывают облака газа и пыли, которые их окутывают.

Изготовление зеркал для eROSITA также оказалось намного сложнее, чем ожидалось. Поскольку рентгеновские лучи проникают в традиционное плоское зеркало телескопа, для их фокусировки требуются цилиндрические зеркала, которые собирают рентгеновские фотоны при взгляде, отражая малоугловые отражения от внутренних поверхностей. Каждый из семи телескопов eROSITA содержит 54 позолоченных цилиндрических зеркала, вложенных друг в друга, которые должны иметь точную форму, чтобы сфокусировать фотоны. Сделать их оказалось настолько сложно, что команде Института внеземной физики им. Макса Планка пришлось уволить своего основного подрядчика на полпути. «Это чуть не убило нас»,— говорит Предель.

Решение разместить телескоп в тихой, гравитационно сбалансированной точке за пределами Луны, вне укрытия от магнитного поля Земли, означало, что электронику необходимо было защитить от солнечного излучения. Несовместимость между немецкой и российской электроникой задержала запуск, как и проблемы с системой связи космического корабля и сменой ракеты-носителя.

Теперь, когда «Спектр-РГ» наконец готов, ожидания высоки. «Это будет революционно с точки зрения количества», - говорит астроном Института астрономии в Кембридже Джордж Лэнсбери (George Lansbury), переводя рентгеновские исследования в «режим больших данных».

Это также может быть редким событием для программы российских обсерваторий. Ранее только один вышел на орбиту: Спектр-Р 2011 года, радиоастрономическая миссия, которая не оправдала ожиданий и не могла быть восстановлена после сбоя в начале этого года.

Астрономам грозит долгое ожидание наследников Спектр-РГ: ультрафиолетового телескопа Спектр-УФ и Спектр-М, радиотелескопа миллиметрового диапазона. «Спектр-УФ» пережил моменты, близкие к смерти, последний раз в 2014 году, когда аннексия Россией Крымского полуострова Украины вынудила основных украинских партнеров уйти. В настоящее время миссия запланирована на 2025 год, но, по словам Суняева, некоторые сотрудники, в том числе немецкая команда, поставляющая спектрограф, уволились. Спектр-М, который последует дальше, еще не полностью профинансирован, говорит он. А между тем, конкурирующие телескопы, выпущенные другими странами, могут подхватить науку, к которой стремятся российские миссии.

«Россия делает все возможное с имеющимся бюджетом»,— говорит руководитель «Спектр-РГ» Михаил Павлинский из Института Космических Исследований. Он отмечает, что скудный бюджет Роскосмоса, составляющий 20,5 млрд долларов за 10 лет, сталкивается с многочисленными требованиями. Россия строит систему посадки для европейского вездехода ExoMars, который должен быть запущен в следующем году, и, как и другие страны, она надеется вернуться на Луну с посадочным аппаратом Luna 25 в 2021 году. Для российских астрофизиков Павлинский говорит: «Это означает медленный прогресс».