Videnskab
 Science >> Videnskab >  >> Astronomi

Euklids syn er blevet genoprettet

Et kunstnerindtryk af ESA's Euklid-mission i rummet. Rumfartøjet bærer et 1,2 meter teleskop, der opsamler lyset fra kilder på himlen, såsom fjerntliggende galakser. Lyset rettes mod Euclids to videnskabelige instrumenter:det synlige kamera VIS, der vil give meget skarpe billeder, og det nær-infrarøde spektrometer og fotometer NISP, som vil levere både billeder og spektroskopiske data, over det største infrarøde synsfelt fra rummet. ESA's Euclid mission er designet til at udforske sammensætningen og udviklingen af ​​det mørke univers. Rumteleskopet vil skabe det største, mest nøjagtige 3D-kort over universet på tværs af rum og tid ved at observere milliarder af galakser ud til 10 milliarder lysår over mere end en tredjedel af himlen. Euclid vil udforske, hvordan universet har udvidet sig, og hvordan og hvordan storskala struktur er fordelt på tværs af rum og tid, og afsløre mere om tyngdekraftens rolle og naturen af ​​mørk energi og mørkt stof. Kredit:ESA. Anerkendelse:Arbejde udført af ATG under kontrakt for ESA

En nyudviklet procedure til afisning af Euclids optik har fungeret væsentligt bedre end håbet. Lys, der kom ind til det synlige "VIS"-instrument fra fjerne stjerner, faldt gradvist på grund af små mængder vandis, der byggede sig op på dets optik. Missionshold brugte måneder på at udtænke en procedure til at opvarme individuelle spejle i instrumentets komplekse optiske system, uden at forstyrre den finjusterede missions kalibrering eller potentielt forårsage yderligere kontaminering. Efter at det allerførste spejl var opvarmet med kun 34°, blev Euklids udsyn genoprettet.



Lidt is rækker langt

Euclid er på en mission for at afsløre hemmelighederne bag mørkt stof og mørk energi, som menes at udgøre 95% af universet, men alligevel ikke kan observeres direkte. Men et par nanometer is – bredden af ​​et stort molekyle – har samlet sig på missionens optik hver måned, hvilket forårsager et fald i lyset, der kommer ind fra fjerne galakser.

ESA-teams i hele Europa, i agenturets ESTEC tekniske hjerte i Holland, ESOC mission control i Tyskland og ESAC science operations center i Spanien, arbejdede tæt sammen med Euclid Consortium og industrielle partnere Thales Alenia Space og Airbus Space for at undersøge, forske og komme op. med en potentiel løsning.

"Det har været en enorm teamindsats i løbet af de sidste måneder at planlægge, udføre og analysere opvarmningen af ​​udvalgte spejle ombord på Euclid, hvilket resulterede i det fantastiske resultat, vi ser nu," forklarer Ralf Kohley, Euclid instrument videnskabsmand og ansvarlig for anomali review board .

"Spejlene og mængden af ​​lys, der kommer ind gennem VIS, vil fortsat blive overvåget, og resultaterne fra denne første test vil fortsat blive analyseret, mens vi gør dette eksperiment til en kernedel af at flyve og operere Euclid."

Én efter én, så gruppe for gruppe, planlagde de at varme spejle op i Euklids optik og teste effekten på lyset, der kom ind. De havde grund til at tro, men kunne ikke vide med sikkerhed, at det første spejl, de ville opvarme, var forårsager de fleste problemer.

I løbet af ESA Euclids første måneder i rummet, blev nogle vandmolekyler absorberet fra luften under samling på Jorden af ​​dele af rumfartøjet gradvist frigivet. Kolde overflader som spejlene i Euklids instrumenter har en tendens til at tiltrække disse molekyler, hvor de dannede et meget tyndt lag is - bredden af ​​en DNA-streng. Dette tynde lag begyndte at hindre satellittens udsyn. Derfor startede operationshold på jorden en afisningskampagne. De sendte kommandoer til satellitten om at opvarme instrumentspejlene individuelt og fjerne islaget. Denne graf viser virkningen af ​​en af ​​de første operationer. Den viser procentdelen af ​​lys opsamlet af Euclids VIS-instrument under opvarmningen af ​​et spejl. Efter cirka 90 minutter blev isens sublimeringstemperatur nået - den temperatur, hvor is kan omdannes direkte til vanddamp i rummets vakuum. Fra denne temperatur og fremefter forløb udgivelsen af ​​is hurtigt, og laget blev i det væsentlige fjernet efter yderligere 19 minutter, da spejlet nåede en temperatur på -117 °C. Med Euklids vision klaret i det allerførste stadie af proceduren, kunne forskere og ingeniører fortælle, hvor præcist isen var dannet, og hvor den sandsynligvis vil blive dannet igen. Men det vil være nemt at gentage denne målrettede procedure hver sjette til tolvte måned. Kredit:ESA/Euclid/Euclid Consortium

Detektiv i mørke univers ser mere af lyset

"Det var midnat ved ESOC-missionskontrol, da vi afisede de to første spejle i proceduren. Vi var meget omhyggelige med vores timing og sikrede, at vi havde konstant kontakt mellem rumfartøjet og vores jordstation i Malargüe, Argentina, så vi kunne være klar til at reagere i realtid, hvis der var nogen uregelmæssigheder," forklarer Micha Schmidt, Euclid Spacecraft Operations Manager.

"Heldigvis gik det hele som planlagt. Da vi så den første analyse leveret af videnskabseksperterne, vidste vi, at de ville være meget glade - resultatet var væsentligt bedre end forventet."

Mischa Schirmer, kalibreringsforsker for Euclid Consortium og en af ​​hoveddesignerne af afisningsplanen, forklarer resultaterne.

"Vores primære mistænkte, det koldeste spejl bag hovedteleskopets optik, blev opvarmet fra –147°C til –113°C. Det behøvede ikke at blive varmt, for i et vakuum er denne temperatur nok til hurtigt at fordampe al isen . Og det virkede næsten med det samme, vi modtog 15 % mere lys fra universet

Med Euklids vision klaret i det allerførste stadie af proceduren, kunne forskere og ingeniører fortælle, hvor præcist isen var dannet, og hvor den sandsynligvis vil blive dannet igen. "Euklids 'øje' er blevet ryddet, så det tydeligt kan se svagt lys fra fjerne galakser, og flere af dem, end det ellers ville være muligt uden denne operation," forklarer Reiko Nakajima, VIS-instrumentforsker.

"Vi forventer, at isen vil forplumre VIS-instrumentets vision igen i fremtiden. Men det vil være enkelt at gentage denne selektive dekontamineringsprocedure hver sjette til 12. måned og med meget små omkostninger for videnskabelige observationer eller resten af ​​missionen."

Efter måneders forskning fra videnskabsmænd og ingeniører i hele Europa, sene nætter ved ESA's ESOC mission control og 100 minutters målrettet varme, er Euclids vision blevet beskyttet. Disse undersøgelser og utrolige resultater vil også hjælpe fremtidige satellitter til at stå over for det samme almindelige iskolde problem.

Leveret af European Space Agency




Varme artikler