欧几里太空望远镜重新回到正常工作状态

2023-10-08 15:03
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原创 哈尔鲍曼9000 科学剃刀

欧几里得旨在广泛地回答关于我们宇宙的一些最基本的问题:什么是暗物质和暗能量?它们在宇宙网的形成中发挥了什么作用?该任务将通过其灵敏的望远镜扫描天空来对数十亿个遥远的星系进行编目。资料来源:ATG与欧空局签订合同

欧几里得已经找到了它“丢失”的引导星,因为一个软件Logo已经解决了它的导航问题,未来六年的观测计划已经重新设计,以避免杂散的阳光:这是一个有趣的调试火箭级的结束,欧几里得现在将在完全“科学模式”下进行最终测试。

几个月来,欧空局的黑暗宇宙侦探不太对劲。它顺利抵达拉格朗日点2号,聚焦望远镜镜面并拍摄了第一张令人着迷的测试图像。然而,很快就发现,特派团遇到了一些问题。

最令人担忧的是欧几里得的精细制导传感器,它有时找不到它的引导星——这对于任务精确指向天空的所需区域至关重要。

我们自己的太阳阻碍了我们,因为在太阳活动高的时候,它喷射出的质子间歇性地撞击传感器的探测器,产生传感器错误地解释为真实恒星的信号。在较小程度上,杂散的阳光和X射线也干扰了欧几里得的观测仪器。

“调试火箭级”是在地球上设计和测试的任务遇到太空现实的时期——总有需要解决的问题和意想不到的曲折。欧空局任务控制中心的团队以12小时轮班工作,在这一火箭级为欧几里得提供全天候护理,与科学家和工业界合作,为其新环境和任务准备航天器。

经过欧洲各地团队令人难以置信的工作和独创性 - 包括许多漫长的夜晚 - 欧几里得的精细制导传感器已经在轨道上进行了十天的更新和测试,一切看起来都很好。找到其引导星后,Euclid现在将完全恢复最重要的性能验证火箭级;这是它在黑暗宇宙中释放之前的最后考验。

欧几里得使用“步进和凝视”方法扫描夜空,结合单独的测量,形成有史以来在可见光和近红外中进行的最大宇宙学调查。资料来源:欧洲航天局

微调欧几里得的感官

欧几里得的精细制导传感器(FGS)是欧洲的一项全新发展,它负责确保任务点的精度,执行六年测量任务所需的所有“旋转”(旋转)。

FGS是一种配备光学传感器的机载仪器,可从欧几里得的VISible仪器(VIS)的“视野”两侧对天空进行成像。传感器使用引导星进行导航,并将这些数据输入航天器的姿态和轨道控制系统,以定向和保持望远镜的精确指向。

在发射之前,传感器经过了严格的测试,但在真实的太空条件下,没有什么能与真实的天空相提并论。宇宙射线——来自宇宙和太阳耀斑的高能辐射——有时会在欧几里得的观测中出现“伪影”或错误信号。这些错误信号的数量间歇性地超过了真正的恒星,欧几里得的传感器未能解析它需要导航的恒星模式。这导致了一些有趣的测试结果!

最“循环”的展示了欧几里得在观察星场时未能锁定到位的极端情况,导致宇宙飞船试图锁定目标时出现旋转的星迹和“套索”的图像。显然,要揭示遥远星系和星团中难以看到的微妙模式,这是行不通的。团队必须努力提出解决方案。

环形星迹显示了欧几里得精细制导传感器间歇性失去导星的影响。资料来源:ESA / Euclid Consortium / TAS-I,CC BY-SA 3.0 IGO

该软件Logo首先在地球上用欧几里得的电动模型和模拟器进行了测试,然后在轨道上测试了十天。迹象是积极的,因为越来越多的明星露出了自己。

“我们的工业合作伙伴泰雷兹阿莱尼亚宇航公司和莱昂纳多公司回到了绘图板,修改了精细制导传感器识别恒星的方式。经过重大努力和创纪录的时间,我们获得了新的机载软件,可以安装在航天器上,“Euclid航天器运营经理Micha Schmidt解释道。

“我们在真实飞行条件下逐步仔细测试了软件更新,科学运营中心对观测目标进行了现实输入,最终批准了重新启动性能验证火箭级。”

Euclid项目经理Giuseppe Racca补充说:“八月份中断的性能验证火箭级现已完全重新启动,所有观察都已正确进行。这一火箭级将持续到11月下旬,但我们相信,任务表现将证明是出色的,此后可以开始定期的科学调查观测。

这是艺术家对早期宇宙(不到1亿年)的印象,当它经历恒星形成的贪婪开始时,以前所未有的速度将原始氢转化为无数恒星时的样子。那时的天空看起来与我们今天周围的静止星系海洋非常不同。天空中燃烧着原始的星暴星系。巨大的椭圆星系和螺旋星系尚未形成。在星爆星系内,明亮的蓝色恒星像爆裂的烟花弹一样来来去去。新星诞生的区域在紫外线辐射的洪流下发出强烈的红色光。质量最大的恒星以超新星的形式自爆,像鞭炮一样在天空中爆炸。右下角的前景星爆星系雕刻着超新星爆炸和汹涌恒星风产生的热泡。这些星系中的尘埃很少,因为更重的元素还没有通过恒星的核合成产生。天文学家认为,宇宙中的第一批恒星出现在恒星形成的突然爆发中,而不是以渐进的速度出现。资料来源:A. Schaller (STScI)

黑暗科学即将开始

欧几里得的使命是回答我们关于宇宙本质的一些最基本的科学问题:据称占我们宇宙95%但从未见过的难以捉摸的暗物质和暗能量是什么?广义相对论在宇宙尺度上的有效性如何?宇宙在大爆炸之后是如何形成的?

欧几里得的巡天将观测整个天空的三分之一,回顾100亿年前,以帮助我们了解早期宇宙的物理学和宇宙结构的形成。

通过以前所未有的精度测量数十亿年宇宙历史中数十亿个星系的形状,欧几里得将提供我们宇宙中暗物质分布的3D视图。星系在宇宙时间上的分布图将教会我们暗能量,暗能量会影响宇宙大尺度结构的空间演化。

为了实现这一目标,欧几里得拥有有史以来最精确、最稳定的望远镜之一。它将提供我们宇宙的锐利图像和深层光谱,在其任务持续时间为六年的任务中每75分钟改变一次焦点 - “指向”超过40,000次。 盒子里的宇宙:为欧几里得的调查做准备。资料来源:欧洲航天局

“我要感谢我们所有参与成功完成具有挑战性的调试火箭级的专家团队,包括欧几里得联盟、工程师和行业,”欧空局科学总监卡罗尔·蒙代尔总结道。

“现在到了在类似科学的条件下测试欧几里得的激动人心的火箭级,我们期待着它的第一张照片,展示这项任务将如何彻底改变我们对黑暗宇宙的理解。

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原标题:《欧几里太空望远镜重新回到正常工作状态》

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