Специалисты из команды миссии Ariel Европейского космического агентства (ESA) представили алгоритм, который решит ключевую проблему будущего телескопа — неконтролируемые микровибрации аппарата, способные исказить данные об атмосферах планет. Технология снижает уровень шума в 18 раз, приближая точность измерений к теоретическому пределу. Это открывает путь к выполнению главной задачи Ariel — созданию первой масштабной «базы данных» химического состава атмосфер экзопланет после запуска аппарата в 2029 году.
Проблема напоминает дрожание рук у фотографа: даже минимальные вибрации корпуса телескопа — например, от работы системы охлаждения или двигателей-маховиков — смещают изображение звезды и планеты на светочувствительной матрице. Такие искажения вносят «шум» в данные, что критично для спектроскопии — метода, который анализирует малейшие изменения в свете звезды при прохождении планеты перед ней. Требуемая стабильность измерений миссии Ariel сравнима с обнаружением лампочки в 10 000 км.
Новый алгоритм действует как цифровой стабилизатор. Он анализирует, как меняется форма и положение светового пятна от звезды на каждом кадре, вычисляя параметры смещения — координаты, ширину, асимметрию. Эти данные сопоставляются с колебаниями яркости, после чего программа «вычитает» помехи, сохраняя только полезный сигнал. Метод не требует предварительной калибровки оборудования — вся информация извлекается непосредственно из научных снимков.
Тестирование на симуляциях Airbus Defence and Space, ответственного за служебный модуль Ariel, подтвердило эффективность. Для фотометрических данных шум сократился с 215 до 12 ppm за час — уровень, близкий к пределу, заданному квантовой природой света. В спектрометре подавление вибраций работает одинаково хорошо для всего диапазона длин волн (0,5–7,8 мкм), что гарантирует точное восстановление спектров даже на коротких волнах, наиболее чувствительных к джиттеру.
Успех алгоритма — часть общей стратегии ESA по минимизации системных погрешностей. Ariel разместят в точке Лагранжа L2, где гравитационные поля Солнца и Земли создают стабильную среду, а конструкция инструментов изначально снижает вибрации. Однако без программной постобработки этих мер недостаточно.
Универсальность подхода позволяет адаптировать его для других телескопов — как космических, так и наземных. Уже сейчас методику тестируют с учётом дополнительных факторов: «битых» пикселей, нелинейности детекторов, активности самих звёзд. Если следующие этапы подтвердят надёжность, то алгоритм может стать частью стандартного инструментария для миссий, где точность измерений решает всё — от поиска следов жизни до изучения тёмной материи.