Giải pháp của tàu thăm dò Euclide đối với bầu trời đầy sao: khám phá những bí ẩn của vũ trụ tối tăm

Euclide đã tìm thấy ngôi sao dẫn đường "bị mất", một bản vá phần mềm đã giải quyết các vấn đề về điều hướng và lịch quan sát trong sáu năm tới đã được thiết kế lại để tránh ánh nắng mặt trời không mong muốn: giai đoạn vận hành thú vị đã kết thúc và Euclid hiện sẽ tiến hành các thử nghiệm cuối cùng ở "chế độ khoa học" đầy đủ.

Ấn tượng của nghệ sĩ về sứ mệnh không gian Euclid. Euclid được thiết kế để có tầm nhìn xa và rộng và trả lời một số câu hỏi cơ bản nhất về vũ trụ của chúng ta: Vật chất tối và năng lượng tối là gì? Chúng đóng vai trò gì trong việc hình thành mạng lưới vũ trụ? Sứ mệnh sẽ quét toàn bộ bầu trời bằng kính viễn vọng nhạy cảm của nó, lập danh mục hàng tỷ thiên hà xa xôi. Nguồn hình ảnh: ESA

Đã xảy ra sự cố với Tàu thăm dò Vũ trụ Bóng tối của ESA trong vài tháng. Nó đã đến Lagrangian 2 thành công, tập trung vào gương kính thiên văn và chụp được những hình ảnh thử nghiệm đầy mê hoặc đầu tiên. Tuy nhiên, rõ ràng là nhiệm vụ đang gặp phải một số rắc rối nhỏ. Điều đáng lo ngại nhất là Euclide.

Hoạt động mặt trời cao sẽ giải phóng các proton liên tục chạm vào máy dò của cảm biến, tạo ra các tín hiệu mà cảm biến nhầm với sao thật. Ánh sáng mặt trời và tia X cũng có thể gây trở ngại cho các thiết bị quan sát Euclide.

Euclidean sử dụng phương pháp "từng điểm" để quét bầu trời đêm, kết hợp các phép đo khác nhau để hình thành các quan sát vũ trụ lớn nhất từng được thực hiện trong dải khả kiến ​​và cận hồng ngoại. Đối với mỗi “ngôi sao”, kính thiên văn Euclid chỉ vào một vị trí trên bầu trời và thực hiện các phép đo hình ảnh, quang phổ trên một diện tích khoảng 0,5 inch vuông xung quanh vị trí đó. Sau mỗi lần "nhìn", kính viễn vọng sẽ di chuyển (hoặc "bước") đến một vị trí mới. Tín dụng hình ảnh: ESA

Giai đoạn vận hành thử là khi một sứ mệnh được thiết kế và thử nghiệm trên Trái đất đáp ứng được thực tế của không gian - và luôn có những va chạm cũng như những khúc quanh bất ngờ. Trong giai đoạn này, các nhóm tại Trung tâm Kiểm soát Sứ mệnh của ESA làm việc theo ca 12 giờ để cung cấp dịch vụ 24/7 cho Euclid, làm việc với các nhà khoa học và ngành công nghiệp để chuẩn bị cho tàu vũ trụ cho môi trường và sứ mệnh mới.

Sau những nỗ lực và sự khéo léo đáng kinh ngạc của một nhóm trên khắp Châu Âu - bao gồm vô số đêm dài - các cảm biến dẫn đường tinh vi của Euclid đã được cập nhật và thử nghiệm trên quỹ đạo trong mười ngày và mọi thứ đều diễn ra suôn sẻ. Với việc tìm thấy ngôi sao dẫn đường, Euclid giờ đây sẽ hoàn toàn bước vào giai đoạn xác minh hiệu suất quan trọng nhất; đây là cuộc thử nghiệm cuối cùng trước khi nó được thả vào vũ trụ tối tăm. TA GPH68

Chiếc gương chính có đường kính 1,2 mét trong sứ mệnh Euclid của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu nhằm khám phá vũ trụ tối đã được lắp ráp, tích hợp và thử nghiệm chiếc cưa Cheng Zhong. Sử dụng tấm gương này, tàu vũ trụ sẽ lập bản đồ sự phân bố của hàng tỷ thiên hà cách xa tới 10 tỷ năm ánh sáng - ngoài Dải Ngân hà, chụp ảnh khoảng một phần ba vũ trụ có thể quan sát được bằng cách tiết lộ quy mô rộng lớn của vũ trụ. cấu trúc cấp độ và mô hình mở rộng của nó, sứ mệnh này sẽ tiết lộ năng lượng tối bí ẩn và vật chất tối chiếm 95% vũ trụ. Nguồn hình ảnh: Airbus

Tiểu sử hướng dẫn tinh tế của Euclide. FGS là một công cụ mới được phát triển ở Châu Âu, chịu trách nhiệm đảm bảo vị trí chính xác của sứ mệnh và hoàn thành tất cả các "lần lượt" (xoay vòng) cần thiết cho cuộc khảo sát kéo dài sáu năm.

FGS là một thiết bị trên không được trang bị cảm biến quang học chụp ảnh bầu trời từ cả hai phía của "trường nhìn" của Dụng cụ nhìn thấy Euclide (VIS). Các cảm biến sử dụng các ngôi sao dẫn đường để điều hướng và cung cấp dữ liệu này vào hệ thống kiểm soát quỹ đạo và thái độ của tàu vũ trụ để xác định hướng của kính thiên văn và duy trì hướng chính xác của nó.

Cảm biến đã được kiểm tra nghiêm ngặt trước khi phóng nhưng không thể so sánh được với bầu trời thật trong điều kiện không gian thực. Tia vũ trụ - bức xạ năng lượng cao từ vũ trụ và các tia sáng mặt trời - đôi khi có thể xuất hiện dưới dạng "tạo tác" hoặc tín hiệu sai trong các quan sát Euclide. Số lượng các tín hiệu giả này thỉnh thoảng vượt quá số lượng sao thật và các cảm biến Euclide không thể giải quyết được các mẫu sao cần thiết cho việc định vị, dẫn đến một số quan sát thú vị.

Các vệt sao mờ cho thấy tác động của Cảm biến dẫn hướng tinh tế Euclid (FGS) thỉnh thoảng làm mất ngôi sao dẫn đường. Cảm biến dẫn hướng chính xác (FGS) là một thiết bị trên tàu vũ trụ được trang bị cảm biến quang học chụp ảnh bầu trời từ cả hai phía của "trường nhìn" của Dụng cụ thị giác Euclide (VIS). Các cảm biến sử dụng các ngôi sao dẫn đường để điều hướng và cung cấp dữ liệu này vào hệ thống kiểm soát quỹ đạo và thái độ của tàu vũ trụ để xác định hướng và duy trì hướng chính xác của kính thiên văn. Nguồn hình ảnh: ESA/EuclidConsortium/TAS-I, CCBY-SA3.0IGO

Đoạn phim "tồi tệ" nhất cho thấy một trường hợp cực đoan là Euclid không khóa được vị trí của nó khi quan sát trường sao, dẫn đến hình ảnh các xoáy quỹ đạo và "kéo dây cáp" khi tàu vũ trụ cố gắng khóa mục tiêu của nó. Rõ ràng, không thể tiết lộ những khuôn mẫu tinh tế, không thể nhận thấy ở các thiên hà và cụm sao xa xôi. Nhóm nghiên cứu bắt đầu nghĩ cách giải quyết vấn đề này.

Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu đã phát triển một bản vá phần mềm. Nó được thử nghiệm đầu tiên trên Trái đất với mô hình và mô phỏng điện Euclide, sau đó trên quỹ đạo trong mười ngày. Chúng ta đang nhìn thấy những dấu hiệu tích cực khi ngày càng có nhiều ngôi sao được nhìn thấy.

"Các đối tác công nghiệp của chúng tôi - Thales Alenia Space và Leonardo - đã quay lại bảng vẽ và sửa đổi cách cảm biến dẫn đường tốt xác định các ngôi sao. Sau rất nhiều nỗ lực, chúng tôi đã cài đặt phần mềm tích hợp mới trên tàu vũ trụ trong thời gian kỷ lục", Micha Schmidt, Giám đốc Điều hành Tàu vũ trụ tại Euclid giải thích.

Cuộc họp báo trước khi ra mắt Euclid đã được hoàn thành tại Trung tâm Kiểm soát Sứ mệnh ESA. Nguồn hình ảnh: ESA

"Chúng tôi đã kiểm tra cẩn thận từng bước cập nhật phần mềm trong điều kiện bay thực tế và lắng nghe ý kiến thực tế của Trung tâm Điều hành Khoa học về các mục tiêu quan sát và cuối cùng chúng tôi đã đạt được khả năng khởi động lại.

Giám đốc dự án Euclide Giuseppe Racca nói thêm:"Giai đoạn xác minh hiệu suất bị gián đoạn vào tháng 8 hiện đã được khởi động lại hoàn toàn và tất cả hoạt động quan sát công việc đang diễn ra bình thường. Giai đoạn này sẽ kéo dài đến cuối tháng 11, nhưng chúng tôi tin tưởng rằng hiệu suất của sứ mệnh sẽ tỏ ra vượt trội và các quan sát khoa học thường xuyên có thể bắt đầu sau đó."

Đây là ấn tượng của một nghệ sĩ về vũ trụ sơ khai (chưa đầy một tỷ năm trước), khi vũ trụ đang trải qua thời kỳ hình thành sao dữ dội, với hydro nguyên thủy biến đổi thành vô số ngôi sao với tốc độ chưa từng thấy Bầu trời lúc đó hoàn toàn khác với biển thiên hà tĩnh tại xung quanh chúng ta ngày nay. Bầu trời tràn ngập các thiên hà bùng nổ nguyên thủy và các thiên hà xoắn ốc chưa hình thành. Các ngôi sao xanh xuất hiện và biến mất như pháo hoa nổ. Các vùng sao mới phát sáng rực rỡ màu đỏ khi có sự hiện diện của bức xạ cực tím. vụ nổ, bởi vì các ngôi sao chưa tạo ra các nguyên tố nặng hơn thông qua quá trình tổng hợp hạt nhân. Các nhà thiên văn học tin rằng những ngôi sao đầu tiên trong vũ trụ xuất hiện trong sự hình thành sao đột ngột, thay vì với tốc độ dần dần. Nguồn: A. Schaller (STScI)

Euclidean

Cuộc khảo sát Euclid sẽ quan sát 1/3 toàn bộ bầu trời. Một, quay ngược lại 10 tỷ năm để giúp chúng ta hiểu được cơ chế vật lý của vũ trụ sơ khai và sự hình thành cấu trúc vũ trụ

Bằng cách đo hình dạng của hàng tỷ thiên hà trong hàng tỷ năm lịch sử vũ trụ với độ chính xác chưa từng có, Kính viễn vọng Euclid.