Войти
 Изображение космического корабля Gaia | |
| Тип миссии | Астрометрическая обсерватория |
|---|---|
| Оператор | ESA |
| COSPAR ID | 2013-074A |
| SATCAT no. | 39479 |
| Веб-сайт | sci.esa.int / gaia / |
| Продолжительность миссии | первоначально планировалось: 5 лет; продлен до 31 декабря 2022 года с ориентировочным продлением до 31 декабря 2025 года. истекло: 6 лет, 9 месяцев и 27 дней |
| Характеристики космического корабля | |
| Производитель | |
| Стартовая масса | 2029 кг (4473 фунта) |
| Сухая масса | 1392 кг (3069 фунтов) |
| Масса полезной нагрузки | 710 кг (1570 фунтов) |
| Размеры | 4,6 м × 2,3 м (15,1 футов × 7,5 футов) |
| Мощность | 1910 Вт |
| Начало миссии | |
| Дата запуска | 19 декабря 2013 г., 09:12:14 UTC (2013-12-19UTC09: 12: 14Z) |
| Ракета | Союз СТ-Б / Фрегат-МТ |
| Стартовая площадка | Куру ELS |
| Подрядчик | Arianespace |
| Параметры орбиты | |
| Система отсчета | Солнце – Земля L 2 |
| Режим | Орбита Лиссажу |
| Высота периапсиса | 263000 км (163000 км) миль) |
| Высота Апоапсиса | 707000 км (439000 миль) |
| Период | 180 дней |
| Эпоха | 2014 |
| Главный телескоп | |
| Тип | Трехзеркальный анастигмат |
| Диаметр | 1,45 м × 0,5 м (4,8 футов × 1,6 фута) |
| Зона сбора | 0,7 м |
| Tra nsponders | |
| Band | |
| Bandwidth |
|
| Инструменты | |
| |
 . Знак астрофизики ЕКА для Gaia Horizon 2000 Plus ← Planck LISA Pathfinder → | |
Gaia - это космическая обсерватория Европейского космического агентства (ESA), запущен в 2013 году и предположительно проработает до c. 2022. Космический корабль предназначен для астрометрии : измерения положения, расстояния и движения звезд с беспрецедентной точностью. Миссия направлена на создание самого большого и наиболее точного трехмерного космического каталога из когда-либо созданных, в общей сложности около 1 миллиарда астрономических объектов, в основном звезд, но также планет, комет, астероидов и квазаров среди них. другие.
Космический корабль будет контролировать каждый из своих целевых объектов примерно 70 раз в течение первых пяти лет миссии, чтобы изучить точное положение и движение каждой цели, и будет продолжать это делать. У космического корабля достаточно топлива для микродвигательной установки, чтобы работать примерно до ноября 2024 года. Поскольку его детекторы не деградируют так быстро, как первоначально ожидалось, миссия может быть продлена. Gaia нацеливается на объекты ярче звездной величины 20 в широком фотометрическом диапазоне, который покрывает большую часть видимого диапазона; такие объекты составляют примерно 1% населения Млечного Пути. Кроме того, ожидается, что Гайя обнаружит от тысяч до десятков тысяч экзопланет размером с Юпитер за пределами Солнечной системы, 500 000 квазаров за пределами нашей галактики и десятки тысяч новых астероидов и комет в пределах Солнечной системы.
Миссия Gaia создаст точную трехмерную карту астрономических объектов по всему Млечному Пути и нанесет на карту их движения, которые кодируют происхождение и последующую эволюцию Млечного Пути. Спектрофотометрические измерения предоставят подробные физические свойства всех наблюдаемых звезд, характеризующие их светимость, эффективную температуру, гравитацию и элементный состав. Эта масштабная перепись звезд предоставит основные данные наблюдений для анализа широкого круга важных вопросов, связанных с происхождением, структурой и эволюционной историей нашей галактики.
Преемник миссии Hipparcos (оперативная 1989–93), Gaia является частью долгосрочной научной программы ЕКА Horizon 2000+. Gaia была запущена 19 декабря 2013 г. компанией Arianespace с использованием ракеты Союз ST-B / Фрегат-МТ, вылетевшей из Куру во Французской Гвиане.. В настоящее время космический аппарат работает на орбите Лиссажу вокруг Солнца - Земли L2точки Лагранжа.
Космический телескоп Gaia уходит корнями в Hipparcos ЕКА. миссия (1989–1993). Его миссия была предложена в октябре 1993 года Леннартом Линдегреном (Лундская обсерватория, Лундский университет, Швеция) и Майклом Перриманом (ESA) в ответ на запрос предложений по долгосрочной научной программе ESA Horizon Plus. Он был принят Комитетом по научной программе ЕКА в качестве краеугольной миссии номер 6 13 октября 2000 г., а этап B2 проекта был утвержден 9 февраля 2006 г., и EADS Astrium взял на себя ответственность за оборудование. Название «Гайя» первоначально произошло от аббревиатуры Глобальный астрометрический интерферометр для астрофизики . Это отражало оптический метод интерферометрии, который изначально планировался для использования на космическом корабле. В то время как метод работы развился во время исследований, и аббревиатура больше не применима, имя Gaia осталось, чтобы обеспечить преемственность проекта.
Общая стоимость миссии составляет около 740 миллионов евро (~ 1 миллиард долларов), включая изготовление, запуск и наземные операции. Строительство Gaia было завершено с отставанием от графика на два года и превышением первоначального бюджета на 16%, в основном из-за трудностей, возникших при полировке десяти зеркал Gaia, а также при сборке и тестировании системы камеры в фокальной плоскости.
Космическая миссия Gaia преследует следующие цели:
Для достижения этих целей у Гайи есть следующие цели:
Gaia в виде слабого следа из точек в нижней половине заполненного звездами поля зрения. Gaia была запущена Arianespace с использованием Ракета Союз СТ-Б с разгонным блоком Фрегат-МТ, из Ensemble de Lancement Soyouz в Куру в Французской Гвиане 19 декабря 2013 г., 09:12 UTC (06:12 по местному времени). Спутник отделился от разгонного блока ракеты через 43 минуты после запуска в 09:54 UTC. Корабль направился к Солнцу-Земле точка Лагранжа L2, расположенная примерно в 1,5 миллиона километров от Земли, прибыв туда 8 января 2014 года. Точка L2 обеспечивает космическому кораблю очень стабильную гравитационную и тепловую среду. Там он использует орбиту Лиссажу, которая позволяет избежать блокировки Солнца Землей, что ограничит количество солнечной энергии, которую спутник может производить через свои солнечные панели, а также нарушит тепловое равновесие космического корабля. После запуска был установлен солнцезащитный козырек диаметром 10 метров. Солнцезащитный козырек всегда обращен к Солнцу, что обеспечивает охлаждение всех компонентов телескопа и питание Gaia с помощью солнечных батарей на его поверхности.
Полезная нагрузка Gaia состоит из трех основных инструментов:
Для обеспечения точного наведения и фокусировки на звездах на расстоянии многих световых лет в нем почти нет движущихся частей. Подсистемы космического корабля смонтированы на жестком карбиде кремния рама, которая обеспечивает стабильную структуру, которая не будет расширяться или сжиматься из-за тепла. Контроль положения обеспечивается небольшими двигателями подруливающего газа, которые могут выдавать 1,5 микрограмма азота в секунду.
Телеметрическая связь со спутником в среднем составляет около 3 Мбит / с, в то время как общее содержимое фокальной плоскости составляет несколько Гбит / с. Следовательно, вокруг всего несколько десятков пикселей. каждый объект может быть подключен по нисходящей линии связи.
Схема Gaia 
Дизайн фокальной плоскости и инструментов Дизайн фокальной плоскости Gaia и инструментов. Из-за вращения космического корабля изображения пересекают матрицу фокальной плоскости справа налево со скоростью 60 угловых секунд в секунду.
Сравнение номинальных размеров апертур космического корабля Gaia и некоторых известных оптических телескопов Подобно своему предшественнику Hipparcos, но с точность в сто раз лучше, Gaia состоит из двух телескопов, обеспечивающих два направления наблюдения с фиксированным широким углом 106,5 ° между п им. Космический аппарат непрерывно вращается вокруг оси, перпендикулярной лучам зрения двух телескопов. Ось вращения, в свою очередь, имеет небольшую прецессию по небу, при сохранении того же угла к Солнцу. Путем точного измерения относительного положения объектов с обоих направлений наблюдения получается жесткая система отсчета.
Два ключевых свойства телескопа:
Метод сканирования Каждый небесный объект будет наблюдаться в среднем около 70 раз в течение миссии, которая, как ожидается, продлится пять лет. Эти измерения помогут определить астрометрические параметры звезд: два соответствуют угловому положению данной звезды на небе, два - для производных положения звезды во времени (движение) и, наконец, параллакс звезды. с какого расстояния можно рассчитать. Лучевая скорость более ярких звезд измеряется встроенным спектрометром , наблюдающим эффект Доплера. Из-за физических ограничений, налагаемых космическим кораблем "Союз", фокальные решетки Gaia не могли быть оснащены оптимальной радиационной защитой, и ЕКА ожидает, что их производительность несколько снизится к концу пятилетней миссии. Наземные испытания ПЗС-матриц, когда они подвергались облучению, подтвердили, что основные цели миссии могут быть достигнуты.
Ожидаемая точность окончательных данных каталога была рассчитана после испытаний на орбите с учетом проблем рассеянного света, деградации оптики и основной угловой нестабильности. Наилучшие точности параллакса, положения и собственного движения получены для более ярких наблюдаемых звезд с видимой величиной 3–12. Ожидается, что стандартное отклонение для этих звезд составит 6,7 микродуговых секунд или лучше. Для более слабых звезд уровни ошибок увеличиваются, достигая ошибки параллакса в 26,6 микродуговых секунд для звезд 15-й величины и нескольких сотен микродуговых секунд для звезд 20-й величины. Для сравнения: лучшие уровни ошибок параллакса от нового сокращения Hipparcos не лучше 100 микродуговых секунд, с типичными уровнями в несколько раз больше.
VST снимает Gaia на пути к миллиард звезд Общий объем данных, которые будут получены с космического корабля в течение номинальной пятилетней миссии при скорости сжатых данных 1 Мбит / с, составляет примерно 60 ТБ, что составляет около 200 ТБ полезных несжатых данных на земле, хранящихся в базе данных InterSystems Caché. Ответственность за обработку данных, частично финансируемую ESA, возложена на европейский консорциум, Консорциум обработки и анализа данных (DPAC), который был выбран после его предложения к объявлению о возможностях ESA, выпущенному в ноябре. 2006. Финансирование DPAC обеспечивается странами-участницами и обеспечивается до выпуска окончательного каталога Gaia, запланированного на 2020 год.
Gaia отправляет обратно данные в течение примерно восьми часов каждый день со скоростью около 5 Мбит / с. Три антенны ESA диаметром 35 метров в сети ESTRACK в Себрерос, Испания, Маларгуэ, Аргентина и Нью-Норсия, Австралия, получите данные.
Полярный вид 
Экваториальный вид 
Вид с Солнца Гайя ·Земля 
Упрощенное иллюстрация траектории и орбиты Гайи (не в масштабе) В октябре 2013 года ESA пришлось отложить первоначальную дату запуска Гайи из-за предупредительной замены двух транспондеров Гайи. Они используются для генерации сигналов синхронизации для передачи научных данных по нисходящей линии связи. Проблема с идентичным транспондером на спутнике, уже находящемся на орбите, послужила причиной их замены и повторной проверки, когда-то включенной в Gaia. Перенесенное окно запуска было с 17 декабря 2013 года по 5 января 2014 года, запуск Gaia намечен на 19 декабря.
Gaia была успешно запущена 19 декабря 2013 года в 09:12 UTC. Примерно через три недели после запуска, 8 января 2014 года, он достиг заданной орбиты вокруг Солнца-Земли L2 точки Лагранжа (SEL2), примерно в 1,5 миллиона километров от Земли.
В 2015 году обсерватория Pan-STARRS обнаружила объект, вращающийся вокруг Земли, который Центр малых планет каталогизировал как объект 2015 HP 116. Вскоре выяснилось, что это случайное повторное открытие космического корабля Gaia, и название было немедленно отменено.
Вскоре после запуска ЕКА сообщило, что Gaia страдает от проблема с рассеянным светом. Первоначально считалось, что проблема связана с отложениями льда, из-за которых часть света, дифрагированного по краям солнцезащитного козырька, попадает в апертуры телескопа и отражается в направлении фокальной плоскости. Фактический источник рассеянного света позже был идентифицирован как волокна солнцезащитного козырька, выступающие за края экрана. Это приводит к «ухудшению показателей науки, [которое] будет относительно скромным и в основном ограничится самыми слабыми из одного миллиарда звезд Гайи». Для повышения производительности реализуются схемы смягчения последствий. Ухудшение более серьезное для спектрографа RVS, чем для астрометрических измерений.
Эта проблема имеет историческую подоплеку. В 1985 году во время полета STS-51-F, космического челнока Spacelab -2, другой астрономической миссией, которой мешали случайные обломки, стал инфракрасный телескоп (IRT), в котором часть изоляция майлара вырвалась и попала в зону прямой видимости телескопа, что привело к искажению данных. Тестирование рассеянного света и перегородок является важной частью инструментов для получения изображений из космоса.
Карта неба Gaia по звездной плотности. Этап тестирования и калибровки, который начался, когда Gaia находился на пути к точке SEL2, продолжался до конца июля 2014 года, на три месяца позже графика из-за непредвиденных проблем с попаданием в детектор паразитного света. После шестимесячного периода ввода в эксплуатацию 25 июля 2014 года спутник начал свою номинальную пятилетнюю научную работу в специальном режиме сканирования, в котором интенсивно сканировались области вблизи полюсов эклиптики ; 21 августа 2014 года Гайя начала использовать свой нормальный режим сканирования, который обеспечивает более равномерное покрытие.
Хотя изначально планировалось ограничить наблюдения Гайи звездами слабее 5,7, тесты, проведенные на этапе ввода в эксплуатацию, показали, что Гайя может автономно определять звезды яркости до 3. Когда в июле 2014 года Gaia приступила к регулярным научным исследованиям, она была настроена на регулярную обработку звезд в диапазоне 3-20 звездной величины. За пределами этого предела используются специальные процедуры для загрузки необработанных данных сканирования для оставшихся 230 звезд ярче 3-й величины; разрабатываются методы сокращения и анализа этих данных; и ожидается, что будет «полное покрытие неба на ярком конце» со стандартными ошибками в «несколько десятков мксек».
В 2018 году миссия Gaia была продлена до 2020 года с дополнительным «ориентировочным продлением» «продлевается еще на два года до 2022 года. В 2020 году миссия Gaia была продлена до 2022 года, с дополнительным« ориентировочным продлением »до 2025 года. Ограничивающим фактором для дальнейшего продления миссии является подача топлива для микродвигательной системы. который, как ожидается, продлится до ноября 2024 года.
12 сентября 2014 года Гайя обнаружила свою первую сверхновую в другой галактике. 3 июля 2015 года была выпущена карта Млечного Пути по звездной плотности на основе данных с космического корабля. По состоянию на август 2016 года «было успешно обработано более 50 миллиардов прохождений фокальной плоскости, 110 миллиардов фотометрических наблюдений и 9,4 миллиарда спектроскопических наблюдений».
Каталог Gaia выпускается поэтапно, и объем информации увеличивается; в ранних выпусках также отсутствуют некоторые звезды, особенно более слабые звезды, расположенные в плотных звездных полях и члены близких двойных пар. Первый выпуск данных Gaia DR1, основанный на 14-месячных наблюдениях, проведенных до сентября 2015 года, состоялся 14 сентября 2016 года и описан в серии статей, опубликованных в Astronomy and Astrophysics. В выпуск данных включены «положения и... звездные величины для 1,1 миллиарда звезд с использованием только данных Gaia; положения, параллаксы и собственные движения для более чем 2 миллионов звезд» на основе комбинации данных Gaia и Tycho-2 для этих объекты в обоих каталогах; «Кривые блеска и характеристики около 3000 переменных звезд, а также положения и величины более 2000… внегалактических источников, используемых для определения небесной системы отсчета». Доступ к данным из этого выпуска DR1 можно получить в архиве Gaia, а также через центры астрономических данных, такие как CDS.
Звезды и другие объекты во втором выпуске данных. Второй выпуск данных (DR2), который произошел 25 апреля 2018 года, основан на 22-месячных наблюдениях, проведенных с 25 июля 2014 года по 23 мая 2016 года. Он включает положения, параллаксы и собственные движения около 1,3 миллиарда звезд и положения еще 300 миллионов звезд в диапазоне величин g = 3–20, красные и синие фотометрические данные для примерно 1,1 миллиарда звезд и одноцветная фотометрия для дополнительных 400 миллионов звезд, а также медианные лучевые скорости примерно для 7 миллионов звезд между величиной 4 и 13. Он также содержит данные для более чем 14 000 выбранных Солнечных звезд. Системные объекты. Координаты в DR2 используют небесную систему отсчета Gaia (Gaia – CRF2), которая основана на наблюдениях 492 006 источников, которые считаются квазарами и была описана как «первая полноценная оптическая реализация ICRS … Построены только на внегалактических источниках ». Сравнение Gaia – CRF2 с предварительной версией готовящейся к выпуску ICRF3 показывает глобальное согласие от 20 до 30 μas, хотя отдельные источники могут отличаться на несколько миллисекунд. Поскольку процедура обработки данных связывает отдельные наблюдения Gaia с конкретными источниками на небе, в некоторых случаях связь наблюдений с источниками будет другой во втором выпуске данных. Следовательно, DR2 использует отличные от DR1 идентификационные номера источника. С данными DR2 был выявлен ряд проблем, включая небольшие систематические ошибки в астрометрии и значительное искажение значений лучевой скорости в переполненных звездных полях, что может повлиять на один процент значений лучевой скорости. Текущая работа должна решить эти проблемы в будущих выпусках. Руководство для исследователей, использующих Gaia DR2, в котором собрана «вся информация, советы и приемы, подводные камни, предостережения и рекомендации, имеющие отношение к» DR2, было подготовлено службой поддержки Gaia в декабре 2019 года.
Из-за неопределенностей в конвейер данных, третий выпуск данных, который будет основан на 34-месячных наблюдениях, был разделен на две части, так что данные, которые будут готовы первыми, будут выпущены первыми. Первая часть, EDR3, состоящая из улучшенных положений, параллаксов и собственных движений, была первоначально запланирована на третий квартал 2020 года; DR3, первоначально запланированный на вторую половину 2021 года, будет включать данные EDR3 плюс данные Солнечной системы; информация об изменчивости; результаты для неодинаковых звезд, квазаров и протяженных объектов; астрофизические параметры; и специальный набор данных, Фотометрический обзор Gaia Andromeda (GAPS), обеспечивающий фотометрические временные ряды для около 1 миллиона источников, расположенных в поле радиуса 5,5 градусов с центром в галактике Андромеды. Ожидается, что большинство измерений в DR3 будут в 1,2 раза точнее, чем в DR2; собственные движения будут в 1,9 раза точнее. Координаты в EDR3 будут использовать новую небесную систему отсчета Гайи, которая будет основана на наблюдениях около 1,5 миллионов внегалактических источников и будет привязана к Международной небесной системе отсчета. Даты выпуска EDR3 и DR3 были дополнительно отложены из-за воздействия пандемии COVID-19 на Консорциум обработки и анализа данных Gaia. По состоянию на 7 сентября 2020 года ЕКА объявило, что EDR3 будет выпущен 3 декабря 2020 года, а Gaia DR3 - в первой половине 2022 года.
Полный выпуск данных для пятилетней номинальной миссии, DR4, будет включать полные каталоги астрометрических, фотометрических и лучевых скоростей, решения для переменных звезд и других звезд, классификации источников плюс множество астрофизических параметров для звезд, неразрешенных двойных систем, галактик и квазаров, список экзопланет, а также данные об эпохах и транзитах для всех источники. Дополнительные выпуски будут происходить в зависимости от продлений миссии. Ожидается, что большинство измерений в DR4 будут в 1,7 раза точнее, чем в DR2; собственные движения будут в 4,5 раза точнее.
Если предположить дополнительное пятилетнее продление до 2024 года, большинство измерений, включающих полные данные за десять лет, будут в 1,4 раза точнее, чем DR4, в то время как собственные движения будут в 2,8 раза точнее, чем DR4.
Информационное приложение Gaia Sky было разработано для исследования галактики в трех измерениях с использованием данных Gaia.
В ноябре 2017 г. ученые под руководством Астрономического института Каптейна, Университета Гронингена, Нидерланды выпустили документ, описывающий характеристики собственного движения (3D) в пределах карликовой галактики Скульптор и траектории этой галактики в пространстве и относительно Млечного Пути с использованием данных от Gaia и космического телескопа Hubble. Массари сказал: «С достигнутой точностью мы можем измерить годовое движение звезды по небу, которое соответствует размеру меньше булавочной головки на Луне, если смотреть с Земли». Данные показали, что Sculptor вращается вокруг Млечного Пути по сильно эллиптической орбите; в настоящее время он близок к своему ближайшему приближению на расстоянии примерно 83,4 килопарсека (272 000 световых лет), но орбита может унести его на расстояние примерно 222 килопарсека (720 000 световых лет).
В октябре 2018 года астрономы Лейденского университета смогли определить орбиты 20 гиперскоростных звезд из набора данных DR2. Ожидая найти одну звезду, выходящую из Млечного Пути, они вместо этого нашли семь. Что еще более удивительно, команда обнаружила, что 13 сверхскоростных звезд вместо этого приближались к Млечному Пути, возможно, из пока еще неизвестных внегалактических источников. В качестве альтернативы они могут быть звездами гало в этой галактике, и дальнейшие спектроскопические исследования помогут определить, какой сценарий более вероятен. Независимые измерения показали, что самая большая лучевая скорость Гайи среди сверхскоростных звезд загрязнена светом ближайших ярких звезд в густом поле и ставит под сомнение высокие лучевые скорости Гайи других сверхскоростных звезд.
В ноябре 2018 г. галактика Antlia 2 была открыта. По размеру оно похоже на Большое Магелланово Облако, хотя в 10 000 раз слабее. У Antlia 2 самая низкая поверхностная яркость среди всех обнаруженных галактик.
В декабре 2019 года было обнаружено звездное скопление Прайс-Уилан 1. Скопление принадлежит Магеллановым Облакам и расположено в ведущем рукаве этих Карликовых галактик. Открытие предполагает, что поток газа, простирающийся от Магеллановых облаков до Млечного Пути, находится примерно в два раза дальше от Млечного Пути, чем считалось ранее.
Волна Рэдклиффа была обнаружена по данным измерений. от Gaia, опубликовано в январе 2020 года.
GaiaNIR (Gaia Near Infra-Red) является предполагаемым преемником Gaia в ближнем инфракрасном диапазоне. Миссия могла бы расширить текущий каталог источниками, которые видны только в ближнем инфракрасном диапазоне, и в то же время улучшить параллакс звезд и точность собственного движения, пересмотрев источники каталога Gaia.
Один из основных Задачей при создании GaiaNIR является разработка детекторов с задержкой в ближнем инфракрасном диапазоне и интеграция. Текущая технология TDI, используемая для космического корабля Gaia, доступна только в видимом свете, а не в ближнем инфракрасном. В качестве альтернативы можно было бы разработать зеркало для обратного вращения и обычные детекторы ближнего инфракрасного диапазона. Эта технологическая проблема, вероятно, увеличит затраты по сравнению с миссией ЕКА класса M и, возможно, потребует разделения затрат с другими космическими агентствами. Было предложено одно возможное партнерство с учреждениями США.
Портал космических полетов  | Викискладе есть материалы, связанные с Gaia (космический корабль). |
