Detektorlevering markerer endnu en Euklid-milepæl

ESA's Euclid-mission har passeret endnu en vigtig milepæl med leveringen af ​​de første tre state-of-the-art detektorer til det nær-infrarøde spektrometer og fotometerinstrument.

Euclid er en banebrydende mission for at observere milliarder af svage galakser og undersøge oprindelsen af ​​universets accelererende udvidelse, såvel som mørk energis mystiske natur, mørkt stof og tyngdekraft. Rumteleskopet vil afsløre signaturerne af mørk energi på 3-D-fordelingen af ​​kosmiske strukturer.

For at udføre denne udfordrende mission, Euklid skal overvåge himlen med meget høj præcision ved synlige og nær-infrarøde bølgelængder. Disse målinger kan ikke foretages fra jorden, på grund af atmosfærisk absorption og turbulens.

For at nå sine mål, Euclid vil bære to bredfeltsinstrumenter:et synligt billedapparat (VIS) og et nær-infrarødt spektrometer og fotometer (NISP). En dikroisk plade på Euclid-teleskopet gør det muligt at dele indkommende lys af begge instrumenter, således at observationerne kan udføres parallelt gennem begge kanaler.

De kombinerede målinger fra NISP og VIS vil give data om galaksehopdannelse og svag gravitationslinser for at bestemme fordelingen af ​​mørkt stof og mørk energi over universet.

"Disse detektorer danner den nær-infrarøde 'nethinde' i Euklids 'øje', teleskopet med en diameter på 1,2 meter og medfølgende videnskabelige instrumenter, siger Rene Laureijs, ESA's projektforsker for Euklid-missionen.

Et sæt CCD-detektorer i VIS-instrumentet vil kortlægge universet i synligt lys, men NISP's nær-infrarøde detektorer er følsomme over for bølgelængder, der er usynlige for det menneskelige øje, hvor meget fjerne galakser, 6-10 milliarder lysår væk, vise deres højeste lysstyrke.

"Euclid vil låse op for en ukendt, nær-infrarød visning af himlen ved at tage billeder af disse galakser over mere end 36 % af himmelkuglen med hidtil uset skarphed, " siger Giuseppe Racca, ESA's projektleder for Euclid.

Med en struktur lavet af siliciumcarbid, NISP er et meget komplekst instrument designet til at gøre det muligt for forskere at bestemme de fotometriske og spektroskopiske rødforskydninger af galakser. De nær-infrarøde fotometriske målinger vil give farveinformation for galakserne afbildet af VIS, mens de spektroskopiske rødforskydningsdata vil måle de hastigheder, hvormed galakser bevæger sig væk fra os.

NISP udvikles under ansvar af Euclid Consortium, med CNES (det franske rumagentur) og LAM / CPPM (Laboratoire d'Astrophysique de Marseille og Centre de Physique de Particules de Marseille) som de vigtigste bidragydere. Andre institutter og industrier i hele Europa – i Frankrig, Italien, Tyskland, Spanien, Norge, og Danmark – er også involveret.

NISP-detektorerne blev anskaffet i USA, fordi sådanne avancerede enheder ikke var tilgængelige i Europa på det tidspunkt. ESA startede et Euclid-dedikeret udviklingsprogram med Teledyne Imaging Sensors of Camarillo, Californien, førende inden for fremstilling af nær-infrarøde detektorer, der anvendes i astronomi.

Efter den vellykkede kvalificering af en ny type detektor, i et partnerskab med NASA, flyvemodellerne blev designet, anskaffet, og testet af NASA's Jet Propulsion Laboratory. De blev derefter testet og karakteriseret i detektorlaboratoriet på NASAs Goddard Space Flight Center, før de blev leveret til Europa.

Den 24. marts, de første tre HgCdTe (kviksølvcadmiumtellurid) nær-infrarøde detektorer til NISP-instrumentet, udstyret med nærhedselektronik, der er designet til at fungere ved ekstremt kolde, kryogene temperaturer, blev leveret til LAM / CPPM i Frankrig.

Når det er afsluttet, NISP-instrumentet vil omfatte 16 af disse detektorer. Hver af dem er sammensat af 2040 × 2040 pixels, 18 mikron i størrelse.

Detektorerne vil dække et synsfelt på 0,53 kvadratgrader - lidt større end det dobbelte af det areal, en fuldmåne dækker. Den fotometriske kanal er udstyret med 3 bredbåndsfiltre (Y, J og H), der dækker bølgelængdeområderne 900-1192 nm, 1192-1544 nm og 1544-2000 nm. Den spektroskopiske kanal er udstyret med fire forskellige, lavopløsnings grisms – gitterprismer, der splitter indgående, nær-infrarødt lys i forskellige bølgelængder.

"Teknisk set, NISP er en udfordring, " siger Racca. "Indbygget databehandling er påkrævet for at reducere datastrømmen genereret af de 4 megapixel detektorer med en faktor over 100, da det er umuligt at levere alle de rå detektordata til jorden. Spektrografen vil give rødforskydninger for omkring 30 millioner galakser i løbet af den 6-årige primære mission.

"NISP bestod sin Critical Design Review i november 2016. Det betød, at der blev givet grønt lys til konstruktionen af ​​NISP-flyvemodellen. Levering af det færdige instrument forventes i anden halvdel af 2018."

I mellemtiden efter leveringen af ​​VIS-detektorerne i januar 2017, ankomsten af ​​de første NISP-detektorer er et vigtigt skridt i udviklingen af ​​rumfartøjets instrumentering.

I Euklid, som i andre astronomimissioner, de videnskabelige instrumenter er den første flyvehardware, der bliver leveret, fordi rumfartøjet er samlet omkring dem. På samme måde er detektorerne den første instrumenthardware, der skal klargøres, da de er den første del af "kæden", der skal karakteriseres og samles.

Hver pixel af NISP nær-infrarøde detektorer vil nu blive grundigt karakteriseret ved CPPM. De vil derefter blive samlet til at danne NISP brændplanet og til sidst integreret med resten af ​​instrumentet til instrumenttestene på LAM.

NISP-instrumentet vil blive leveret til integration i Euclid-nyttelastmodulet i anden halvdel af næste år.