Спустя 10 лет после запуска астрономического телескопа Spitzer, учёные могут с уверенностью сказать, что этот космический аппарат NASA является ведущим телескопом для исследования экзопланет — далёких миров вокруг других звёзд. И это при том, что инженеры и учёные при разработке Spitzer изначально не преследовали эту цель. Лишь благодаря богатой фантазии разработчиков, неожиданная способность к изучению экзопланет стала возможной. Ввиду исключительной стабильности его дизайна и ряда последующих технических доработок, космический телескоп может проводить исследования астрономических объектов, расположенных далеко за пределами Солнечной системы.
По словам Sean Carey из Spitzer Science Center, функционирующего при California Institute of Technology, когда в начале 2000-х разрабатывался инфракрасный космический телескоп, идея о том, чтобы использовать его для изучения экзопланет, была настолько сумасшедшей, что никому и в голову не приходило относится к ней серьезно.
Spitzer рассматривает Вселенную в инфракрасном свете, который характеризуется меньшей энергией, чем видимое излучение. Поток инфракрасного излучения может без каких-либо трудностей пройти сквозь хаотично движущейся космический газ и пыль, что позволяет исследователям изучать центры галактик, пылевые облака, где происходят процессы звездообразования, а также рассматривать особенности формирующихся планетарных систем.
Благодаря техническим возможностям работы в инфракрасном диапазоне, Spitzer может изучать химические и физические свойства экзопланет. Когда экзопланета проходит перед своей родительской звездой, она блокирует часть излучения. Исследование таких минизатмений и позволяет Spitzer определить размеры внесолнечной планеты.
Примечательно, что экзопланеты испускают инфракрасное излучение, которое космический телескоп также может зафиксировать, дабы в последующем более подробно узнать о химическом составе их атмосфер. Во время вращений экзопланеты вокруг своей родительской звезды, камеры Spitzer могут фиксировать изменения яркости инфракрасного изучения, что позволяет учёным более детально рассмотреть климатические особенности внесолнечной планеты. Уменьшение яркости во время прохода экзопланеты за её родительской звездой, позволяет учёным проанализировать температурные особенности другого мира.
Изначально телескоп разрабатывался для изучения газо-пылевого окружения звёздообразующих областей. Исследование экзопланет стало возможным, когда инженерам удалось достичь беспрецедентной чувствительности инфракрасных приборов телескопа, значительно превзойдя при этом первоначальные технические требования проекта.
Дизайн телескопа был фактически завершён в 1996 году, задолго до того, как астрономы всерьёз заинтересовались изучения внесолнечных планет. Стремиться к достижению высокой степени точности при измерении колебаний яркости, необходимой для наблюдения за экзопланетами, считали нецелесообразным, поскольку никакой другой инфракрасный прибор даже приблизительно не мог обеспечить необходимые для наблюдения параметры.
Тем не менее Spitzer был построен, дабы с высокой точностью отслеживать температурные колебания. К тому же система наведения космического телескопа значительно превосходила достаточные для выполнения миссии требования.
Первоначально космический телескоп был оснащён резервуарами с охлаждающей жидкостью, которой, как предполагали инженеры, хватит на 2,5 года дабы поддерживать три его сверхчувствительных к температурным колебаниям научных прибора. Телескоп работал 5,5 лет прежде чем исчерпались резервы хладагента.
Но инженеры предусмотрели резервный план. Система пассивного охлаждения сохранила один набор инфракрасных камер, которые могли выдерживать температуры до минус 244 по Цельсию. Именно эти инфракрасные камеры и позволили Spitzer продолжить наблюдения за космическим пространством.
Изначально был запланирован и цвет космического телескопа. Та сторона, которая обращена к Солнцу – окрашена в серебристый, дабы максимально отражать солнечный свет, а обратная сторона имеет черную окраску, что позволяет излучать в космос как можно больше тепла. Spitzer стал первым инфракрасным телескопом, использующим этот инновационный дизайн, который в дальнейшем стал стандартом для всех последующих миссий.
Для того, чтобы полностью модифицировать Spitzer под «шпиона за экзопланетами» потребовалось несколько модификаций, а если быть точнее всего три.
Во-первых, инженеры модифицировали нагреватель, что позволило сократить колебания телескопа в два раза. Во-вторых, инженеры изменили сферу применения камеры Peak-Up, используемой в первые 5,5 лет эксплуатации телескопа. И в-третьих — инженеры усовершенствовали некоторые характеристики отдельных пикселей в камере. Эти три модернизации и позволили телескопу получить необходимый для наблюдения за экзопланетами уровень чувствительности.
