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光学维修之后,“盖亚”卫星将首次公布探测数据
作者: 发布时间:2017-09-29 阅读次数:

  盖亚卫星于201312月发射,预计将会投入使用两到五年来实现对地球所在星系周围超过数十亿颗恒星的位置、距离以及运动等属性进行监测。20148月,系统停留在距离地球150km的拉格朗日位置“L2”,正式开始了它的航天任务。 

  盖亚卫星搭载了各种高精尖的光学仪器来对天体进行探测,收集它们的天体数据、光度数据和光谱数据等。甚至配备了具有数十亿像素的摄像头和采用英国E2V技术的CCD传感器来对一些更遥远的星系和类星体进行有效探测。 

  技术挑战:结冰和杂散光 

  随着第一次探测数据转储时间点的迫近,欧洲航天局披露,2013年发射以来,盖亚经历了许多问题,其中主要的三大问题皆与光学技术相关,包括光学组件冰冻问题、光纤散射杂散光影响,以及盖亚两块主透镜之间的分离角存在较大偏差的问题。 

  虽然系统已经采用手段来对系统进行除水操作,但是技术人员很快发现,冰晶在光学系统部分的聚集程度比预想的要严重得多。项目科学家Timo Prusti在欧洲空间局的一次发布会上解释,在设备调试阶段,他们就注意到经过反射透镜之后,光能迅速衰减,导致仅靠光学加热难以去除表面的冰晶。目前主要通过让透射光保持足够的照射时间来对冰晶进行多次“净化”处理。最近的一次加热除冰过程是在20156月,但是现如今冰晶又开始重新聚集。另外他也表示,这种情况并不算是主要的系统故障,系统现在探测天体的能力在20.5量级,相比于设计目标20.7量级来说并没有损耗多少。Prusti还表示在不久的将来再次为透镜除冰,他们已基本可以解决这个问题,同时这对总体任务的影响微乎其微。 

  盖亚团队要面对的另一个棘手问题由用于飞船热隔离的直径10m的遮阳板边缘的微纳光纤所致。光纤导致杂散光进入相机焦平面,造成散射光斑,这对明亮恒星的定位及轮廓描绘没什么影响,但却会严重影响较暗天体的定位精度。 

  Prusti表示盖亚对于探测20数量级的恒星天体十分容易,由于散射光的存在,对于微弱天体的定位精度只能达到500角秒,而不是预想的300角秒。但是,尽管存在这些“噪声”,盖亚卫星仍然是有史以来最准确的天体探测仪器。 

  角度监测系统 

  当技术团队开始使用“基准角度监测”激光探测系统进行数据查看时,第三个光学问题便开始显现。此套“角度监测系统”用来探测盖亚系统两块望远镜镜片之间的夹角。系统固定在距离地球150km外的拉格朗日点“L2”的位置上,望远镜需要围绕光轴进行旋转,这会造成镜片受热不均,对二者的夹角大小造成影响。 

  对于恒星位置的精确定位测量来说,分离角的高精度测量是至关重要的。虽然团队已经作了预判,但最终测量结果分离角的误差竟比预期高出100多倍。 

  盖亚的项目经理Fred Jansen介绍说,“现在我们已经验证基准角度检测器能够正常运行,而且我们已经在地面上做了模拟实验。结果显示,随着航天器的周期性旋转,基准角度变化也呈现出一定规律。”因此,可以通过对航天器的运动作出调整,来保证望远镜能够收到太阳的均匀照射及加热,来尽量减少热弹性效应带来的影响。 

  Prusti补充表示,在处理恒星数据时,必须充分考虑到望远镜的分离角。通过现阶段的软件升级,基本可以完全解决这个问题。 

  所有的技术难题不是已解决就是将被解决。当然不可否认的是这些问题对目前实现任务目标造成的切实影响,但是盖亚卫星将会为我们展现一个前所未有的银河系。 

  据介绍,盖亚卫星能够探测并分析数十亿颗恒星,相比于盖亚的前身Hipparcos,它将能够达到100倍的位置和运动测量精度。 

  盖亚系统经过六个月的在轨运行以及调试之后,于2014年夏天正式开始了主要探测任务。它的第一次数据发布将会涵盖20147252015916之间的探测数据,届时将会在网上公开数十亿颗恒星的位置和大小等信息。 

(唐    摘自www.opticsjournal.net 2016-8-23
 
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