Телескоп GAIA перед «галактической инвентаризацией»

Космический телескоп GAIA (Гайя) скоро приступит к составлению трехмерной карты «Млечного пути».

Статистическая перепись, как известно, дело многотрудное и хлопотливое. Обработка, анализ и подготовка публикации результатов, к примеру, переписи населения, занимает порой годы. Объемы и трудности такой переписи звезд и небесных объектов (а если точнее – составление каталога и трехмерной карты), возрастают многократно, если количество изучаемых объектов возрастает на несколько порядков, а расстояние до них измеряется в световых годах.  

Именно такую работу и предстоит выполнить космическому телескопу GAIA, который несколько дней назад был доставлен в расчетную точку Лагранжа L2 (точку либрации в системе Земля-Солнце), находящуюся на расстоянии 1,5 млн км от Земли. Здесь телескоп и должен вскоре приступить к своей работе – сканированию звездного неба, наблюдению и составлению своеобразной «переписи» звезд и других космических объектов, входящих в нашу Галактику.

  Надо сказать, что в системе двух массивных небесных тел – Земли и Солнца для космического аппарата, масса которого в сравнении с ними пренебрежимо мала, имеются точки, в которых аппарат находится неподвижном состоянии. Названные в честь французского математика Ж. Лагранжа, эти точки (всего их пять) известны в космонавтике как своего рода удобные места для «космической парковки». «Припаркованный» в одной из точек либрации аппарат сохранит свое положение относительно Земли и Солнца неизменным.  

  Запущенный 19 декабря 2013 года с помощью российской ракеты-носителя «СОЮЗ» и разгонного блока «ФРЕГАТ» космический аппарат Европейского космического агентства GAIA проделал почти месячный перелет по гиперболической орбите и после выхода из сферы действия Земли, 15 января 2014 года прибыл в точку либрации L2 в системе Земля-Солнце. Как отмечено специалистами ЕКА, выведение прошло безупречно, и даже с более высокой точностью, чем планировалось.  

  Следует отметить, что точка либрации L2, как место базирования космического телескопа, выбрана не случайно. Именно здесь телескоп будет находиться в наиболее благоприятных условиях для наблюдения.  
В этой точке гравитационные силы Солнца и Земли, действующие на космический аппарат, компенсируются действием центробежных сил во вращающейся системе отсчёта. Это позволяет аппарату в течении длительного времени сохранять свою ориентацию относительно Земли и Солнца. Кроме того, для телескопа, находящегося в точке L2, в 1,5 млн км от Земли с внешней стороны ее орбиты, Солнце и Земля с Луною закрывают совсем небольшую часть неба, и обзор отсюда открывается довольно широкий.

Вместе с тем, поскольку точка базирования GAIA расположена несколько дальше земной тени (в области так называемой полутени), и аппаратура телескопа не полностью защищена от нежелательного солнечного излучения, разработчиками конструкции телескопа предусмотрен раскрывающийся защитный экран в виде большого 12-ти секционного зонта площадью до 100 кв.м.

  Наконец, в условиях реального орбитального движения следует учитывать, что на космический аппарат будут действовать небольшие возмущающие гравитационные силы других небесных тел. Поэтому аппарат не будет, строго говоря, находится в точке равновесия, а будет совершать движение относительно L2 по сложным квазипериодическим орбитам, имеющим форму фигур Лиссажу. Несмотря на неустойчивость такой орбиты, космический аппарат может оставаться на ней в течение длительного времени, затрачивая небольшое количество топлива при проведении регулярных коррекций.  

В окрестности точки L2, двигаясь по орбите вокруг Солнца практически синхронно с Землей, космический телескоп будет находиться в течение пяти лет, проводя наблюдения и регистрацию космических объектов нашей Галактики.

В настоящее время разработчики проводят тестирование и подготовку космического телескопа к эксплуатации, что займет не более полугода. После этого начнется реализация основной программы наблюдений и исследований с помощью уникальной цифровой камеры с разрешением в 1 млрд пикселей.

Предполагается, что за время пятилетнего функционирования телескоп произведет 70 полных съемок всего небосвода. Это позволит выполнить пространственное картографирование миллиарда звезд яркостью вплоть до 20-й звездной величины, определить спектр и провести фотометрию этих звезд, измерить расстояние до них, оценить направление и скорость их движения.

  В основные задачи телескопа входит также исследование астероидов и комет Солнечной системы, и кроме того, поиск экзопланет, красных карликов, сверхновых и других объектов Галактики.

Источник , иллюстрации ESA