Проект «Старгейзер»: обсерватория под воздушным шаром

За шесть лет до первой успешной орбитальной обсерватории НАСА двое американцев поднялись с телескопом в стратосферу — в герметичной гондоле под гигантским аэростатом. Полёт длился восемнадцать с половиной часов и оказался единственным: проект «Старгейзер» закрыли, едва он заработал.

Звёзды мерцают из-за воздуха

Наземных астрономов всегда подводила атмосфера. Турбулентность размывает изображение, из-за неё звёзды мерцают, а водяной пар и другие газы поглощают часть излучения, особенно инфракрасного. Чем выше поднят телескоп, тем меньше воздуха между ним и звездой.

В 1950-х годах в стратосферу начали запускать приборы на высотных аэростатах, и результаты оказались многообещающими. Следующим шагом стал пилотируемый полёт. За проект взялись ВВС и ВМС США вместе со Смитсоновским институтом и Массачусетским технологическим институтом.

Насколько сильно воздух портит картинку, хорошо видно по поискам лучшего места на Земле для телескопа: у знаменитых обсерваторий Чили и Гавайев размытие составляет 0,6–0,8 угловой секунды, а на ледяном Куполе А в Антарктиде — около 0,13.

Как удержать телескоп под качающимся шаром

Главная техническая трудность была не в высоте. Гондола под аэростатом всё время раскачивается, вращается и дрейфует, а телескоп должен смотреть в одну точку. Инженеры MIT построили систему стабилизации на гироскопах с карданным подвесом и звёздным датчиком: она должна была сама удерживать звезду в поле зрения и переводить телескоп от одной цели к другой.

Гондолой служил алюминиевый цилиндр высотой около четырёх метров и диаметром чуть больше двух. Изначально её строили для другой высотной программы ВВС, а для «Старгейзера» переделали. На крыше установили зеркальный телескоп с апертурой 12,5 дюйма, около 32 сантиметров.

Пилот, который уже прыгал из стратосферы

Пилотом и инженером проекта был капитан ВВС Джозеф Киттингер. В 1960 году в рамках программы «Эксцельсиор» он прыгнул с парашютом с высоты 102 800 футов — более 31 километра. Рекорд продержался до 2012 года, когда Феликс Баумгартнер прыгнул из стратосферы с 39 045 метров.

Вторым членом экипажа стал Уильям Уайт, гражданский астроном ВМС, уже работавший в высотных научных полётах.

Восемнадцать с половиной часов над Нью-Мексико

Старт дали 13 декабря 1962 года в 11:30 с авиабазы Холломан в Нью-Мексико. Оболочку из армированного майлара изготовила компания Schjeldahl: объём 3,2 миллиона кубических футов, около 90 тысяч кубометров. Шар поднимался со скоростью около 330 метров в минуту и держался выше 80 тысяч футов, то есть выше 24 километров. На такой высоте небо почти чёрное даже днём, а кривизна Земли видна глазом.

Уайт планировал три эксперимента: измерить, как турбулентность влияет на наблюдения, изучить мерцание звёзд и проверить, как водяной пар искажает инфракрасные измерения. Телескоп поймал Капеллу, Альдебаран, Ригель, Бетельгейзе, Сириус и Юпитер.

Гладко прошло не всё. Звёздный датчик с фотоумножителем отказал из-за высоковольтного разряда, похожая беда случилась с фотометром для измерения мерцания. В итоге удалось получить в основном данные о качестве изображения. Гондола приземлилась 14 декабря в 5:27 утра у городка Лордсбург.

Не в то время

Стабилизация сработала, экипаж вернулся невредимым, а стратосфера показала себя рабочей площадкой для наблюдений. Но в феврале того же года Джон Гленн облетел Землю на «Френдшипе-7», и внимание переключилось на космические аппараты. Денег на продолжение не нашлось: первый полёт «Старгейзера» стал последним.

Имя проекта всё-таки полетело в космос. Первую успешную орбитальную обсерваторию НАСА, OAO-2, запущенную в 1968 году, тоже прозвали «Старгейзером». А гондола Киттингера и Уайта хранится в Национальном музее ВВС США в Дейтоне.