_ Operațiunile încep să devină -Viziunea lui Euclid de gheață

Câteva straturi de gheață de apă — lățimea unui fir de ADN — încep să afecteze vederea lui Euclid; o problemă comună pentru navele spațiale în frigul înghețat al spațiului, dar o problemă potențială pentru această misiune extrem de sensibilă care necesită o precizie remarcabilă pentru a investiga natura universului întunecat.

După luni de cercetare, echipele Euclid din întreaga Europă acum testează o procedură nou concepută pentru a dezgheța optica misiunii. Dacă reușesc, operațiunile vor valida planul echipelor misiunii de a menține sistemul optic al lui Euclid cât mai lipsit de gheață pentru tot restul vieții sale pe orbită.

În ultimele luni, în timp ce reglajul și calibrarea lui Euclid. instrumente după lansare și pregătirea pentru începerea primului sondaj al misiunii, experții în operațiuni științifice au observat o scădere mică, dar progresivă a cantității de lumină măsurată din stele observate în mod repetat cu instrumentul vizibil (VIS).

Euclid este se confruntă cu o problemă comună cu care se confruntă navele spațiale odată ce ajung în spațiu: apa absorbită din aer în timpul asamblării pe Pământ este acum eliberată treptat din anumite componente ale navei spațiale, eliberată de vidul spațiului.

În frigul înghețat al noului mediu al lui Euclid, acele molecule de apă eliberate tind să se lipească de prima suprafață pe care aterizează – iar atunci când aterizează pe optica acestei misiuni extrem de sensibile, pot cauza probleme.

„Am comparat lumina stelară care intră prin instrumentul VIS cu luminozitatea înregistrată a acelorași stele în vremuri anterioare, văzută atât de Euclid, cât și de misiunea Gaia a ESA”, explică Mischa Schirmer, om de știință în calibrare pentru consorțiul Euclid și unul dintre principalii proiectanți ai noului proiect. plan de gheață.

„Unele stele din univers variază în ceea ce privește luminozitatea, dar majoritatea sunt stabile timp de multe milioane de ani. Așadar, când instrumentele noastre au detectat o scădere slabă, treptată a fotonilor care intră, am știut că nu sunt ei, ci noi.”

Întotdeauna a fost de așteptat ca apa să se acumuleze treptat și să contamineze vederea lui Euclid. , deoarece este foarte dificil să construiți și să lansați o navă spațială de pe Pământ fără ca o parte din apa din atmosfera planetei noastre să se strecoare în ea.

Din acest motiv, a existat o „campanie de degazare” la scurt timp după lansare în care Telescopul a fost încălzit de încălzitoarele de la bord și, de asemenea, parțial expus la soare, sublimând majoritatea moleculelor de apă prezente la lansare pe sau foarte aproape de suprafețele lui Euclid.Totuși, o parte considerabilă a supraviețuit, fiind absorbită în izolația multistrat, și acum este eliberat încet în vidul spațiului.

După o cantitate uriașă de cercetări – inclusiv studii de laborator asupra modului în care straturile minuscule de gheață de pe suprafețele oglinzilor împrăștie și reflectă lumina – și luni de calibrări în spațiu, echipa a stabilit că mai multe straturi de molecule de apă sunt probabil înghețate pe oglinzi în optica lui Euclid. Cu o grosime de doar câțiva până la câteva zeci de nanometri – echivalent cu lățimea unui fir de ADN – este o dovadă remarcabilă a sensibilității misiunii că detectează cantități atât de mici de gheață.

În timp ce observațiile lui Euclid și știința continuă, echipele au venit cu un plan pentru a înțelege unde se află gheața în sistemul optic și pentru a-i atenua impactul acum și în viitor, dacă va continua să se acumuleze.

Plan nou-nouț pentru decontaminarea lui Euclid de la 1,5 milioane de km distanță

„O misiune complexă necesită un răspuns unitar din partea echipelor din întreaga Europă și sunt incredibil de recunoscător pentru efortul și abilitățile pe care atât de mulți le-au depus în asta”, spune Ralf Kohley, Euclid. Omul de știință în operațiunile instrumentelor care a coordonat răspunsul.

„A fost nevoie de muncă de la echipele de la centrul tehnic ESTEC al ESA din Țările de Jos, centrul de operațiuni științifice ESAC din Madrid și Echipa de control al zborului de la controlul misiunii ESOC din Darmstadt – dar nu am fi putut face asta fără consorțiul Euclid și contribuțiile critice pe care le-am primit de la antreprenorul principal al navei spațiale Thales Alenia Space și de la partenerul său industrial Airbus Space.”

Cea mai ușoară opțiune ar fi să folosiți procedura de decontaminare dezvoltată cu mult înainte de lansare și să încălziți întreaga navă spațială. . Echipele aflate la controlul misiunii ar trimite comenzi pentru a porni fiecare încălzitor de la bord timp de câteva zile, crescând încet temperaturile de la aproximativ –140 °C la, în unele părți ale navei spațiale, un „balsan” –3 °C.

Fac acest lucru ar curăța optica, dar ar încălzi și întreaga structură mecanică a navei spațiale. Pe măsură ce majoritatea materialelor se încălzesc, ele se extind și nu revin neapărat exact la aceeași stare după o săptămână de răcire, ceea ce înseamnă o diferență potențial subtilă în alinierea optică a lui Euclid. Acest lucru nu va fi potrivit pentru o misiune atât de sensibilă, în care efectele pot fi observate asupra opticii de la o schimbare de temperatură de doar o fracțiune de grad, care necesită cel puțin câteva săptămâni de recalibrare fină.

„Majoritatea celorlalte spații. misiunile nu au cerințe atât de exigente privind „stabilitatea termo-optică” precum Euclid”, explică Andreas Rudolph, director de zbor Euclid la controlul misiunii ESA.

„Pentru a îndeplini obiectivele științifice ale lui Euclid de a realiza o hartă 3D a Universul, observând miliarde de galaxii la 10 miliarde de ani-lumină, pe mai mult de o treime din cer, înseamnă că trebuie să menținem misiunea incredibil de stabilă - și asta include temperatura acesteia. Prin urmare, pornirea încălzitoarelor din modulul de sarcină utilă necesită să fie făcut cu grijă extremă.”

Pentru a limita schimbările termice, echipa va începe prin încălzirea individuală a părților optice cu risc scăzut ale navei spațiale, situate în zone în care este puțin probabil ca apa eliberată să contamineze alte instrumente sau elemente optice. . Vor începe cu două dintre oglinzile lui Euclid care pot fi încălzite independent. Dacă pierderea de lumină persistă și începe să aibă un impact asupra științei, ei vor continua să încălzească alte grupuri de oglinzi lui Euclid, verificând de fiecare dată ce procent de fotoni primesc înapoi.

Cantități mici de apă vor avea loc. continuă să fie lansat în Euclid pe toată durata de viață a misiunii, așa că este necesară o soluție pe termen lung pentru a-și dezgheța în mod regulat optica, fără a ocupa prea mult timp prețios pentru misiune — Euclid are șase ani pentru a-și finaliza studiul.

„VIS va măsura o lentilă gravitațională slabă – modul în care materia din univers s-a adunat sub influența gravitației pe măsură ce universul se extinde – și pentru a înțelege acest lucru, cu cât observăm mai multe galaxii, cu atât mai bine”, explică Reiko Nakajima, VIS. om de știință instrument.

„Degivrarea ar trebui să restabilească și să păstreze capacitatea lui Euclid de a colecta lumina din aceste galaxii antice, dar este prima dată când facem această procedură. Avem ghiciri foarte bune despre suprafața gheții. se ține, dar nu vom fi siguri până când nu o vom face.”

Mischa conchide: „Odată ce am izolat zona afectată, speranța este că apoi pur și simplu putem încălzi această parte izolată a nava spațială în viitor, după cum este necesar. Ceea ce facem este foarte complex și cu granulație fină, astfel încât să putem economisi timp prețios în viitor — sunt extrem de încântat să aflu unde se acumulează această gheață de apă și cât de bine va funcționa planul nostru.”

În ciuda cât de comună este această problemă de contaminare pentru navele spațiale care operează în condiții de frig, există surprinzător de puține cercetări publicate despre cum se formează gheața pe oglinzile optice și despre impactul acesteia asupra observațiilor. Nu numai că Euclid ar putea dezvălui natura materiei întunecate, dar ar putea, de asemenea, să facă lumină asupra unei probleme care ne-a afectat de multă vreme ochii noștri rătăcitori în spațiu, cu privirea în jos la Pământ și în exteriorul universului.

(Fluierul)