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19. Dezember vom Kourou-Kosmodrom in Französisch-Guayana aus gestartet Russische Rakete Sojus. An Bord war die Rakete ein Raum Gaia Observatory (Globales Astrometrisches Interferometer für Astrophysik, d. H. Globale astrometrische Astrophysik Interferometer). Das Gerät befindet sich am zweiten Punkt von Lagrange und wird Sammeln Sie Daten über die Milchstraße, dunkle Materie und Exoplaneten. Die Kosten der Mission betragen ungefähr eine Milliarde Dollar, und das kolossale Größe des CCD des Teleskops (es enthält mehr als eine Milliarde Pixel) erhielt das Gerät den Spitznamen “Die größte Digitalkamera in der Welt. “Gaia sollte einen Monat zuvor in den Weltraum fliegen, 19. November 2013. Ende Oktober kam jedoch der Verdacht auf, dass Transponder (Signalgeber) an Bord des Geräts kann defekt sein. In der Botschaft des Europäers Die Raumfahrtbehörde sagte, der Grund für den Verdacht sei fehlerhafter Betrieb derselben Transponder in einem anderen (unbenannt) Weltraummission. Agenturingenieure beschlossen, es nicht zu riskieren und Teile ersetzen. Dafür musste das Teleskop nach Europa zurückgebracht werden, und Start wurde verzögert.
Gaia und die Sterne
Der Hauptzweck des Geräts besteht darin, Daten über die Sterne zu sammeln, aus denen sich das Gerät zusammensetzt Die Milchstrasse. Insgesamt ist geplant, Daten zu einer Milliarde zu analysieren Sterne, die auf der Grundlage der gesammelten Statistiken am genauesten aufbauen Heute ist eine Karte unserer Galaxie. Aber wie genau ist geplant ein so großes Problem zu lösen?
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Wissenschaftler sammeln CCDs für Gaia Foto: ESA
Gaia – ein hochpräzises Observatorium an Bord, das installiert ist zwei Teleskope. Von Teleskopen gesammeltes Licht trifft auf einen Block von 106 einzelne hochempfindliche CCD-Matrizen. Zusammen bilden sie sich ein Array, dessen lineare Abmessungen 100 mal 50 Zentimeter betragen, und Die resultierende Auflösung kann eine Milliarde Pixel erreichen. Das Das Hauptarbeitsinstrument des Observatoriums. Neben Teleskopen an Die Platine verfügt über ein Photometer und ein Spektrometer.
“Um die Koordinaten von Sternen im dreidimensionalen Raum zu bestimmen “Gaia” verwendet die astronomische Parallaxenmethode, – sagte Lente.ru, Professor an der Universität von Missouri, Sergey Kopeikin. – – Die Position des am Himmel sichtbaren Sterns ändert sich, wenn er sich bewegt. Raumschiff im Orbit. Das Ausmaß dieser Änderung ist gerade proportional zur Entfernung zum Stern. Durch Messen des Verschiebungsbetrags Sterne am Himmel für ein Jahr, können Sie genau bestimmen Entfernung zu einem Stern, ausgedrückt in astronomischen Einheiten (durchschnittliche Entfernung von der Erde zur Sonne). ”
50 Gigabyte pro Tag
Der Umfang jedes Teleskops des Observatoriums relativ klein. Um die himmlische Sphäre abzudecken, wird Gaia um die eigene Achse drehen. Mit dieser Bewegung wird das Licht von jedem der Sterne passieren eine CCD-Matrix, die in mehrere unterteilt ist Funktionssektoren. Es ist geplant, dass beim Durchlaufen der ersten und die zweiten Spalten des Matrixcomputers (Spalte mit Teleskop) wählt die zu überwachenden Sterne aus.
Dann fällt das Licht auf den Hauptteil (astrometrisch) der Matrix. Es ist so abgestimmt, dass das Licht des Sterns erkannt wird nur eine relativ kleine Anzahl von Pixeln, eine Art Rahmen um den Stern. Dies geschieht, damit Informationen vorliegen können Zeit zum Verarbeiten haben. Es sind die hier erhaltenen Daten, die angenommen werden Verwendung für die astronomische Parallaxenmethode. Der astrometrische Teil ist beiden Teleskopen gemeinsam.
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Gaia Bild: ESA
Nach dem Hauptteil der Matrix fällt das Licht des Sterns auf die Säulen Matrizen, die für die Messung des Photometers verantwortlich sind. Hierher gehen Spektruminformationen, die Temperatur und chemische Zusammensetzung des Sterns. Schließlich der letzte Sektor der Matrix Entwickelt für die spektrometrische Analyse. Daten von hier nach Basierend auf dem Doppler-Effekt kann die Radialgeschwindigkeit bestimmt werden. Sterne (dh die Projektion seiner Geschwindigkeit auf eine gerade Verbindungslinie Beobachter und der Stern selbst). Gesammelte Informationen – Ungefähr 50 Gigabyte pro Tag – auf die Erde übertragen. In nur 6 Betriebsjahren hat Gaia sollte mehr als ein Petabyte Daten an Wissenschaftler übertragen.
Die Hauptsache ist jedoch nicht die Quantität, sondern die Qualität der Informationen. “Moderne Technologie an Bord des Geräts ermöglicht es Ihnen, sehr zu bekommen hohe Messgenauigkeit. Mit “Gaia” können Sie den Winkel am Himmel messen zwischen Zwei-Stern-Richtungen mit einer Genauigkeit von 25 Mikrosekunden Bogen. Dies entspricht dem Winkel, unter dem beispielsweise eine Münze sichtbar ist. Wert 25 US-Cent auf der Oberfläche des Mondes. Am meisten genaue astrometrische Messungen, die vor Gaia durchgeführt wurden erreicht mit ultralanger Basis-Funkinterferometrie, wobei eine Genauigkeit von 10 Mikrosekunden Lichtbogen erreicht wurde. Jedoch diese Messungen werden nur für einzelne Objekte am Himmel durchgeführt, während während Gaia die Parallaxe von Millionen von Sternen messen wird, “- sagte Sergey Kopeikin.
Dunkle Materie und so
Warum brauchen Wissenschaftler möglicherweise so viele Daten? In Zuallererst ermöglichen Informationen über die Position von Sternen und ihre Geschwindigkeit die Größe und Struktur unserer Galaxie deutlich zu klären. Mehr Darüber hinaus können Sie die Dunkelmenge in der Milchstraße genauer abschätzen Materie (oder verborgene Masse) – eine mysteriöse Substanz, die an der Gravitation beteiligt, aber nicht an der elektromagnetischen beteiligt Interaktion. Es ist bekannt, dass diese Angelegenheit um ein Vielfaches größer ist als sichtbare Materie – es wird auch baryonisch genannt. Um dies zu bewerten Zahlreiche Wissenschaftler müssen die Abhängigkeit der Geschwindigkeit von Sternen von ihrer kennen die Entfernung vom Zentrum der Milchstraße (zu einer Zeit die Analyse von solchen Muster führten zur Entdeckung der dunkelsten Materie).
Gaia ist Teil des europäischen Wissenschaftsprogramms eine Raumfahrtagentur namens Horizon 2000 Plus. Im Rahmen Mit diesem Programm wurde das Herschel-Teleskop gestartet. Er war an dem Punkt L2, aber im Gegensatz zur Gaia, war so gelegen, dass immer Bleiben Sie im irdischen Halbschatten (es gibt also keinen vollständigen Schatten am Kalibrierungspunkt, also wie das von der Atmosphäre gestreute Sonnenlicht dorthin gelangt). Im Juni 2013 Teleskop offiziell die Mission abgeschlossen und wurde aufgesetzt Umlaufbahn um die Sonne.
“Informationen über die Bewegung von Sternen sind hochpräzise Experimente zum Testen der Allgemeinen Relativitätstheorie (GR) mit Doppelpulsare. Gaia selbst wird eine unabhängige ermöglichen Überprüfung der allgemeinen Relativitätstheorie durch Beobachtung des Effekts der Ablenkung von Lichtstrahlen, von den Sternen kommen, durch das Gravitationsfeld der Sonne. Angesichts der Tatsache, dass Gaia misst die Positionen von Sternen mit einer Genauigkeit von 25 Mikrosekunden Bögen und sammelt riesige statistische Materialien, Genauigkeitsprüfungen Die GTR im Sonnensystem wird frühere Experimente übertreffen mindestens eine Gravitationsablenkung des Lichts durch die Sonne Befehl “, sagte Professor Kopeikin zu Lente.ru.
Außerdem soll das Gerät zur Suche nach Exoplaneten verwendet werden. Tatsache ist, dass jeder der Stars im zukünftigen Gaia-Katalog sein wird mindestens 70 mal beobachtet. Theoretisch wird dies ermöglichen Analysieren Sie die Lichtkurven von Sternen und ihre Spektren, um sie zu erfassen Sie weisen Anomalien auf, die auf das Vorhandensein im System hinweisen können der Planet. Schließlich, so die Schöpfer, das Weltraumobservatorium kann angepasst werden, um Asteroiden zu beobachten.
Zweiter Lagrange-Punkt
Um alle erforderlichen Aufgaben zu erledigen, muss die Ausrüstung Das Teleskop blieb immer bei maximaler Empfindlichkeit – weil sie, wie gesagt, mehr als beobachten muss eine Milliarde Sterne. Aus diesem Grund wurde beschlossen, das Gerät einzusetzen Nachbarschaft des sogenannten zweiten Lagrange-Punktes (L2 oder Punkte) Libration) des Erde-Sonne-Systems.
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Lagrange-Punkte im Erde-Sonne-System
Kalibrierungspunkte treten in einer der vereinfachten Versionen des Problems auf. drei Körper In dieser Vereinfachung wird angenommen, dass die Masse zweier Körper viel größer als der dritte, so dass es (der dritte) in den ersten beiden nicht betrifft. Infolgedessen stellt sich heraus, dass ein solches System existiert Punkte, an denen die Anziehungskräfte zweier massereicher Körper ausgeglichen sind Fliehkräfte. Es gibt nur fünf solcher Punkte. Drei von ihnen befindet sich auf einer geraden Linie, die die Massenschwerpunkte der ersten beiden Körper verbindet. In Beim Erde-Sonne-System ist der zweite Punkt ungefähr 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt.
Der zweite Lagrange-Punkt ist ein Punkt instabilen Gleichgewichts – dies bedeutet, dass die geringste Störung der Vorrichtung dazu führt, dass er verlässt schließlich die Nachbarschaft des Punktes. Zu halten Geräte in der Nähe von L2 benötigen Sie Kraftstoff. Lager an Bord Das Gerät hält mehrere Jahre.
Um den Lagrange-Punkt herum bewegt sich “Gaia” entlang des sogenannten Lissajous-Kurven – Analoga von Umlaufbahnen in der Nähe des Librationspunkts. Insbesondere dadurch wird die Erde die Sonne nicht blockieren Licht und der Apparat können mit Hilfe seines Lichts genügend Energie empfangen Sonnenkollektoren. Der Hauptvorteil des zweiten Kalibrierpunktes ist die Stabilität der Umgebung des Geräts – zum Beispiel nicht muss von Tag zu Nacht wechseln. Von dieser Art Übergänge wirken sich immer negativ auf die Empfindlichkeit aus Ausrüstung.
Gaia wird sehr bald damit beginnen, die ersten Daten zu übertragen. Wissenschaftler Überall auf der Welt warten sie darauf, “das größte digitale Produkt der Welt” zu zeigen Kamera. “Auf die Frage, ob die Informationen von Gaia für ihn nützlich wären, Professor Sergey Kopeikin antwortet: “Natürlich werde ich Verwenden Sie die Ergebnisse von Gaia für ein besseres Verständnis der Natur Gravitationsfeld in der allgemeinen Relativitätstheorie. Oder vielleicht in mögliche Verallgemeinerungen auf dem Gebiet der Quantenfeldtheorie. ”
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