Gaia (sonda kosmiczna)

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania
Gaia
Maquette de Gaia salon du Bourget 2013 DSC 0191.JPG
Inne nazwy Global Astrometric Interferometer for Astrophysics GAIA, Kosmiczny Teleskop Gaia
Zaangażowani ESA
Indeks COSPAR 2013-074A
Rakieta nośna Sojuz ST-B/Fregat-MT
Miejsce startu Gujańskie Centrum Kosmiczne, Gujana Francuska
Cel misji astrometria
Orbita (docelowa, początkowa)
Okrążane ciało niebieskie Punkt libracyjny
Perycentrum 90000 km
Apocentrum 340000 km
Okres obiegu 180 d
Czas trwania
Początek misji 19 grudnia 2013 (09:12:19 UTC)
Wymiary
Kształt cylindryczny
Wymiary 10 m średnicy
Masa całkowita 2030 kg
Masa aparatury naukowej 710 kg
Commons Multimedia w Wikimedia Commons

Gaia (ang. Global Astrometric Interferometer for Astrophysics) – bezzałogowa sonda kosmiczna ESA, przeznaczona do wykonania precyzyjnych pomiarów astrometrycznych. Jest ona następczynią satelity Hipparcos.

Misja została zaakceptowana w 2000 roku, a projekt był wdrażany od 2006. Uczestnikami tego projektu jest zespół astronomów, inżynierów i informatyków z ESA oraz europejskiego Konsorcjum Przetwarzania i Analizy Danych (Date Processing and Analysis Consortium, DPAC). W samą pracę w DPAC zaangażowanych jest 400 osób z 20 krajów Europy. Całkowity koszt satelity Gaia, zawierający jego wyprodukowanie, wystrzelenie i koszty operacyjne, zamyka się w kwocie 650 milionów euro.[1]

Start[edytuj | edytuj kod]

Wyniesienie satelity na orbitę było zaplanowane na październik 2013 roku, jednak zostało opóźnione ze względu na wymianę sprzętu zagrożonego usterką[2]. Sonda wystartowała 19 grudnia 2013 roku o 09:12:19 UTC z Gujańskiego Centrum Kosmicznego przy pomocy rakiety Sojuz-STB (komercyjnej odmiany Sojuza 2)[3]. W ciągu 10 minut od startu, po oddzieleniu pierwszych trzech stopni i uruchomieniu górnego stopnia Fregat, dostarczono ją na tymczasową orbitę parkingową na wysokości 175 kilometrów. Po kolejnych 11 minutach drugie odpalenie Fregatu pozwoliło przejść na orbitę transferową, aż wreszcie Gaia oddzieliła się od górnego stopnia. Po uruchomieniu naziemnej telemetrii i kontroli położenia rozpoczęto uruchamianie obserwatorium. Jedną z procedur było rozłożenie osłony przeciwsłonecznej, która chroni satelitę przed wysoką temperaturą. Ten etap zakończył się około półtorej godziny po starcie. Następnie teleskop rozpoczął podróż do punktu L2. W celu dostarczenia sondy do tego miejsca konieczne było wykonanie kilku manewrów przy użyciu silników sterujących. Manewr się powiódł i po jeszcze jednej korekcie obserwatorium znalazło sie na docelowej orbicie wokół punktu Lagrange'a w pierwszej dekadzie stycznia 2014.[4]

Misja[edytuj | edytuj kod]

Gaia będzie poruszać się po orbicie Lissajous wokół punktu Lagrange'a L2 z okresem obrotu 180 dni. Tam w odległości 1,5 mln km od Ziemi będzie się poruszała po takiej orbicie, że Ziemię i Słońce będzie miała stale na jednej linii, co uchroni ją przed ich zakłócającym obserwacje blaskiem. Długość misji zaplanowano na 5 lat. Ten okres pozwoli na 40 mln obserwacji dziennie, dzięki czemu każda z gwiazd zostanie poddana pomiarom około 70 razy. Masa satelity to 2030 kg[5]. W trakcie misji sonda będzie powoli się obracać, a jej dwa teleskopy będą omiatały niebo, kierując obraz na największą matrycę CCD, jaką kiedykolwiek wyniesiono w kosmos. Gaia zostanie osłonięta przed blaskiem Słońca opaską o średnicy około 10,5 m. Umożliwi to utrzymanie temperatury wnętrza statku na poziomie −110 °C. Na drugiej stronie opaski zamontowano panele ogniw słonecznych[6].

Cele naukowe misji[edytuj | edytuj kod]

Misją sondy będzie przede wszystkim sporządzenie najdokładniejszej trójwymiarowej mapy Drogi Mlecznej. Wykonane zostaną pomiary astrometryczne i fotometryczne ok. miliarda gwiazd o wielkości gwiazdowej do 20m w naszej Galaktyce i niektórych obiektów pozagalaktycznych. Gaia będzie obserwować nie tylko gwiazdy, ale również planetoidy, obiekty z Pasa Kuipera, kwazary, supernowe, planety pozasłoneczne itp. Do zadań Gai należą pomiary:

Dodatkowym zadaniem Gai będzie monitorowanie niebezpiecznie bliskich planetoid zagrażających Ziemi (tzw. NEO), głównie z grupy Atiry, których orbity znajdują się między Ziemią a Słońcem. Satelita będzie mógł z kosmosu monitorować wycinek nieba niewidoczny z powierzchni Ziemi, co ma zwiększyć nasze szanse obrony przed asteroidami. Na podstawie danych z Gai będzie można wyznaczyć masę niektórych z tych obiektów. Celem sondy jest również wyznaczenie odległości pulsara PSR B1913+16, co pomoże w zmierzeniu relatywistycznych efektów grawitacyjnych[7].

Budowa satelity[edytuj | edytuj kod]

Satelita składa się z trzech podstawowych części zawierających instrumenty naukowe, urządzenia mechaniczne oraz urządzenia elektryczne . pierwszą część stanowi zintegrowany przyrząd obserwacyjny pozwalający na jednoczesne wykonywanie pomiarów astrometrycznych, fotometrycznych i spektroskopowych. Dwie pozostałe części służą do jego obsługi.

Przyrząd stanowi system optyczny, którego podstawowymi elementami są: dwa teleskopy ustawione do siebie pod kątem 106,5 stopnia, dwa lustra główne o rozmiarach 1,4x0,5 metra oraz 106 wysokiej jakości detektorów CCD o rozmiarach 4500x1966 pikseli każdy, łącznie zajmujących powierzchnię około 1x0,5 m. Podczas prowadzenia badań satelita będzie obracać się z prędkością 1 stopnia na minutę. To pozwoli na obserwację tego samego obszaru nieba za pomocą drugiego teleskopu po 106,5 minutach. Obraz każdej gwiazdy widocznej w teleskopach będzie rejestrowany w trakcie przesuwania się przez kolejne detektory CCD. Teleskopy te są dość nietypowe. Ponieważ głównym celem projektu jest wykonanie dokładnych pomiarów położeń i przesunięć ciał niebieskich, w układzie optycznym zastosowano prostokątne lustra pierwotne, a nie jak to zazwyczaj bywa w teleskopach -okrągłe. Z tego względu również elementy światłoczułe detektorów umieszczonych w ogniskach mają kształt prostokątny, gdy standardowo są one kwadratowe. Dla zapewnienia maksymalnej czułości Gai przy obserwacji bardzo słabo świecących obiektów w jej głównej kamerze nie zastosowano filtrów, a więc zbiera ona informacje jedynie o natężeniu światła, nie zaś o barwach źródeł. Barwy oraz rozkład spektralny gwiazd obserwowanych przez Gaię będą mierzone innymi instrumentami znajdującymi się na jej pokładzie. Sama kamera zawiera największą w historii matrycę CCD zastosowaną dotąd w teleskopach kosmicznych, składająca się z blisko miliarda elementów.[8]

Według oszacowań uda się zaobserwować pozycję miliarda gwiazd o jasności z przedziału 5,7-20m. Ta liczba to najwyżej 1% gwiazd znajdujących się w Drodze Mlecznej.

Przypisy

  1. Kamil Złoczewski: Kosmos. Misja astrometryczna Gaia. Poznań: Oxford Educational Sp. z o.o., 2011, s. 8-11. ISBN 978-83-252-1251-3.
  2. Gaia launch postponement update (ang.). ESA, 2013-10-23. [dostęp 2013-10-24].
  3. Stephen Clark: Gaia Mission Status Center (ang.). Spaceflight Now, 2013-12-19. [dostęp 2013-12-19].
  4. Kosmos. Misja Gaia rozpoczęta. Poznań: Amermedia Sp. z o.o., 2014, s. 5. ISBN 978-83-252-2251-2.
  5. Gaia na stronie ESA
  6. Weronika Śliwa. „Wiedza i Życie”. 948 (12), s. 78, 2013. Warszawa: Prószyński Media. ISSN 0137-9829. 
  7. Wszechświat. Poznawanie Kosmicznego Ładu, Jurij Baryszew i Pekka Teerikorpi, Wydawnictwo WAM
  8. Maciej Bilicki: Kosmos. Misja Gaia rozpoczęta. Poznań: Amermedia Sp. z o.o., 2014, s. 4-7. ISBN 978-83-252-2251-2.

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]