За время активного изучения космоса с помощью автоматических зондов, загадочным ледяным планетам-гигантам Урану и Нептуну человечество посвятило внимание лишь один раз: в середине и конце 1980-х годов, когда мимо них пролетел знаменитый аппарат «Вояджер-2». В связи с этим, на ближайшее десятилетие запланировано проведение как минимум две экспедиции к этим планетам. Американский популяризатор науки и известный астрофизик Пол Саттер предложил организовать этот полет совместный, используя два космических аппарата, которые могли бы функционировать как детекторы гравитационных волн с большим расстоянием между ними.
Пол М. Саттер имел собственное представление о создании инструмента поистине колоссальных размеров ( Paul M. Sutter) описал в эссе, опубликованном на портале Space.com. Автор является исследователем и профессором в Университете штата Нью-Йорк, расположенном в Стоуни-Брук ( SUNY Stony Brook). Он занимается научной и просветительской работой в сфере физики и астрономии уже более 15 лет. В послужной список Саттера входят не только востребованный YouTube-канал, но и опыт работы в ведущих американских институтах и обсерваториях, занимающихся астрофизикой, а также организация множества конференций, мастер-классов и конкурсов.
Суть идеи, лежащей в основе астрофизических исследований, довольно проста. На Земле ученые стремятся зафиксировать гравитационные волны, используя огромные детекторы, протяженность которых достигает нескольких километров. Эти детекторы расположены под прямым углом и представляют собой длинные вакуумные трубки, внутри которых направлен лазерный луч. При достижении детектора рябью пространства-времени (гравитационными волнами) происходит изменение расстояния, проходимого фотонами. Именно такие незначительные колебания регистрируют интерферометры обсерватории LIGO.
Даже если четырехкилометровое плечо представляется значительным расстоянием с человеческой точки зрения, в астрономических масштабах оно не больше, чем песчинка. В связи с этим его чувствительность недостаточна. По мнению Саттера, применение того же принципа на расстояниях в миллионы километров позволит регистрировать события, генерирующие гравитационные волны, практически ежегодно. Напомним, что для определения общего числа прямых наблюдений подобных явлений за почти 20 лет существования LIGO хватит пальцев на одной руке.
Для отправки исследовательских аппаратов к Урану и Нептуну существует возможность использования парного запуска — отправка двух зондов на одной ракете SpaceX Falcon Heavy, совместно аппараты пройдут часть маршрута, включая гравитационный маневр у Юпитера, после чего разделятся. С этого момента будет поддерживаться постоянная связь между каждым аппаратом и наземной станцией. Прохождение гравитационной волны на пути сигнала приведет к аномальному доплеровскому смещению, которое, при анализе, позволит оценить характеристики волны. Использование идентичного канала связи со вторым аппаратом даст возможность определять направление на источник гравитационных волн.
Безусловно, предложенная концепция вполне осуществима. Для воплощения этой идеи не потребуется существенная переработка действующих проектов зондов, предназначенных для исследования Урана и Нептуна. Основная сложность заключается в увеличении чувствительности приборов, используемых для измерения частоты электромагнитного излучения, примерно в сто раз. Однако, необходимые технологические решения уже разработаны, и их применение пока не реализовано.
Подобная миссия спровоцирует наиболее крупные подготовительные работы на Земле или на ее окрестностях. Поддержание постоянной радиосвязи с удаленными объектами в Солнечной системе представляет собой весьма сложную задачу. Для создания телескопа, способного фиксировать гравитационные волны, потребуется разработка мощной антенной системы, а часть антенн, вероятно, придется вывести в космос. Несмотря на все потенциальные трудности, такая стратегия позволит ученым получить значительный объем информации и при этом обойдется дешевле, чем проведение двух отдельных экспедиций.