Jeden miliard pikseli: największa cyfrowa kamera poszła w kosmos

„JedenZdjęcie z otwartych źródeł

19 grudnia wystrzelony z kosmodromu Kourou w Gujanie Francuskiej Rosyjska rakieta Sojuz. Na pokładzie rakiety była przestrzeń Gaia Observatory (globalny interferometr astrometryczny dla Astrofizyka, tj. Globalna astrometryczna astrofizyczna interferometr). Aparat będzie umiejscowiony w drugim punkcie Lagrange’a zbieraj dane dotyczące Drogi Mlecznej, ciemnej materii i egzoplanet. Koszt misji to około miliarda dolarów i dlatego kolosalny rozmiar matrycy CCD teleskopu (zawiera ponad miliard piksele), urządzenie otrzymało przydomek „Największy aparat cyfrowy na świecie. ”Gaia miała lecieć w kosmos miesiąc wcześniej, 19 listopada 2013 r. Pod koniec października pojawiły się jednak podejrzenia, że transpondery (nadajniki sygnału) na pokładzie urządzenia może być wadliwy. W przesłaniu Europejczyka agencja kosmiczna powiedziała, że ​​powodem było podejrzenie nieprawidłowe działanie tych samych transponderów w innym (nienazwanym) misja kosmiczna. Inżynierowie agencji postanowili nie ryzykować i wymienić części. W tym celu teleskop musiał zostać zwrócony do Europy i uruchomienie zostało opóźnione.

Gaja i gwiazdy

Głównym celem urządzenia jest zbieranie danych o gwiazdach, które tworzą Droga mleczna W sumie planuje się przeanalizować dane dotyczące miliarda gwiazdy, budując na podstawie zebranych statystyk najdokładniejszych Dzisiaj jest mapa naszej galaktyki. Ale jak dokładnie jest zaplanowane rozwiązać tak duży problem?

„NaukowcyZdjęcie z otwartych źródeł

Naukowcy zbierają CCD dla Gaia Zdjęcie: ESA

Gaia – bardzo precyzyjne obserwatorium, które jest zainstalowane na pokładzie dwa teleskopy. Światło zebrane przez teleskopy uderza w blok 106 indywidualne bardzo czułe matryce CCD. Razem tworzą tablica, której wymiary liniowe wynoszą 100 na 50 centymetrów, oraz wynikowa rozdzielczość może osiągnąć miliard pikseli. Jest Główne narzędzie pracy obserwatorium. Oprócz włączonych teleskopów tablica ma fotometr i spektrometr.

„Aby określić współrzędne gwiazd w przestrzeni trójwymiarowej „Gaia” używa astronomicznej metody paralaksy – powiedział Lente.ru, profesor na University of Missouri, Sergey Kopeikin. – Pozycja gwiazdy widocznej na niebie zmienia się podczas ruchu. statek kosmiczny na orbicie. Wielkość tej zmiany jest prosta proporcjonalny do odległości do gwiazdy. Przez pomiar wielkości przesunięcia gwiazd na niebie przez rok, możesz wskazać odległość do gwiazdy wyrażona w jednostkach astronomicznych (średnia odległość od Ziemi do Słońca). ”

50 gigabajtów dziennie

Zakres każdego z teleskopów obserwatorium stosunkowo mały. Aby pokryć sferę niebieską, Gaia to zrobi obracać się wokół własnej osi. Dzięki temu ruchowi światło z każdego gwiazd przejdzie przez matrycę CCD podzieloną na kilka sektory funkcjonalne. Planuje się, że przy pierwszym przejściu oraz drugie kolumny komputera macierzy (kolumna po teleskopie) wybiera gwiazdy do monitorowania.

Wtedy światło padnie na główną (astrometryczną) część matrycy. Jest dostrojony, aby wykryć światło gwiazdy tylko stosunkowo niewielka liczba pikseli, rodzaj ramki wokół gwiazdy. Odbywa się to, aby informacje mogły być mieć czas na przetworzenie. Przypuszczalne są dane uzyskane tutaj stosować do metody paralaksy astronomicznej. Część astrometryczna jest wspólna dla obu teleskopów.

Jeden miliard pikseli: największa cyfrowa kamera poszła w kosmosZdjęcie z otwartych źródeł

Obraz Gaia: ESA

Po głównej części matrycy światło gwiazdy padnie na kolumny matryce odpowiedzialne za pomiar fotometru. Jadę tutaj informacje o widmie, które pozwalają na temperaturę i skład chemiczny gwiazdy. Wreszcie ostatni sektor macierzy Zaprojektowany do analizy spektrometrycznej. Dane stąd do Na podstawie efektu Dopplera można określić prędkość radialną. gwiazdy (czyli rzut jego prędkości na łączącą się linię prostą) obserwator i sama gwiazda). Zebrane informacje – około 50 gigabajty dziennie – przesyłane na Ziemię. W zaledwie 6 lat działalności, Gaia powinien przekazać naukowcom więcej niż petabajt danych.

Najważniejsze jednak nie jest ilość, ale jakość informacji. „Nowoczesna technologia na pokładzie urządzenia pozwala bardzo wysoka dokładność pomiaru. „Gaia” pozwala zmierzyć kąt na niebie między kierunkami dwugwiazdkowymi, z dokładnością do 25 mikrosekund łuku. Odpowiada to kątowi, pod którym na przykład widoczna jest moneta. wart 25 centów amerykańskich na powierzchni Księżyca. Najbardziej dokładne pomiary astrometryczne przeprowadzone przed Gają były osiągnięte przy użyciu ultra-długiej podstawowej interferometrii radiowej, gdzie osiągnięto dokładność 10 mikrosekund łuku. Jednak te pomiary są wykonywane tylko dla poszczególnych obiektów na niebie, natomiast podczas gdy Gaja będzie mierzyć paralaksę milionów gwiazd ” powiedział Siergiej Kopeikin.

Ciemna materia i takie tam

Dlaczego naukowcy mogą potrzebować tak dużej ilości danych? W przede wszystkim pozwolą na to informacje o położeniu gwiazd i ich prędkościach znacznie wyjaśnij rozmiar i strukturę naszej galaktyki. Więcej ponadto pozwoli na dokładniejsze oszacowanie ilości w ciemności Drogi Mlecznej materia (lub ukryta masa) – tajemnicza substancja, która uczestniczy w grawitacji, ale nie uczestniczy w elektromagnetyce interakcja. Wiadomo, że ta sprawa jest wielokrotnie większa niż widzialna materia – nazywana jest także barytonem. Aby to ocenić wielu naukowców musi znać zależność prędkości gwiazd od ich odległość od centrum Drogi Mlecznej (kiedyś taka analiza wzory doprowadziły do ​​odkrycia najciemniejszej materii).

Gaia jest częścią europejskiego programu naukowego agencja kosmiczna Horizon 2000 Plus. Wewnątrz Program uruchomił teleskop Herschel. On był w punkcie L2, ale w przeciwieństwie do Gai, tak było zawsze pozostań w częściowym cieniu ziemi (w punkcie kalibracji nie ma pełnego cienia, więc jak dociera do niej światło słoneczne rozproszone przez atmosferę). W czerwcu Teleskop 2013 oficjalnie zakończył misję i został założony okrążają słońce.

„Informacje o ruchu gwiazd są przydatne w przypadku bardzo precyzyjnych eksperymenty mające na celu sprawdzenie ogólnej teorii względności (GR) podwójne pulsary. Gaja sama w sobie pozwoli na niezależność weryfikacja ogólnej teorii względności poprzez obserwację efektu ugięcia promieni świetlnych, pochodzących z gwiazd, przez pole grawitacyjne słońca. Biorąc pod uwagę fakt, że Gaja będzie mierzyć pozycje gwiazd z dokładnością do 25 mikrosekund łuki i będą gromadzić ogromny materiał statystyczny, kontrole dokładności GTR w Układzie Słonecznym przewyższy poprzednie eksperymenty co najmniej jedno grawitacyjne ugięcie światła przez Słońce zamówienie ”profesor Kopeikin powiedział Lente.ru.

Ponadto urządzenie ma być używane do wyszukiwania egzoplanet. Faktem jest, że każda z gwiazd w przyszłym katalogu Gaia będzie obserwowane co najmniej 70 razy. Teoretycznie pozwoli to analizować krzywe światła gwiazd i ich widma w celu wykrycia mają anomalie, które mogą wskazywać na obecność w systemie planeta. Wreszcie, zdaniem twórców, obserwatorium kosmiczne może być przystosowany do obserwacji asteroid.

Drugi punkt Lagrange’a

Aby wykonać wszystkie wymagane zadania, sprzęt teleskop zawsze pozostawał z maksymalną czułością – ponieważ, jak powiedzieli, będzie musiała obserwować więcej niż miliard gwiazd. Dlatego zdecydowano się na umieszczenie urządzenia sąsiedztwo tak zwanego drugiego punktu Lagrangian (L2 lub punkty wibracja) układu Ziemia-Słońce.

„PunktyZdjęcie z otwartych źródeł

Punkty Lagrange’a w układzie Ziemia-Słońce

Punkty wibracji powstają w jednej z uproszczonych wersji problemu. trzy ciała W tym uproszczeniu przyjmuje się, że masa dwóch ciał znacznie większy niż trzeci, więc (trzeci) w pierwszych dwóch nie wpływa. W rezultacie okazuje się, że taki system istnieje punkty, w których równoważone są siły przyciągania dwóch masywnych ciał siły odśrodkowe. Jest tylko pięć takich punktów. Trzy z nich położony na linii prostej łączącej środki masy pierwszych dwóch ciał. W układ Ziemia-Słońce, drugi punkt jest w przybliżeniu 1,5 miliona kilometrów od Ziemi.

Drugi punkt Lagrange’a to punkt niestabilnej równowagi – oznacza to, że najmniejsze zakłócenie aparatu prowadzi do tego ostatecznie opuszcza sąsiedztwo punktu. Trzymać aparat w pobliżu L2 będziesz potrzebował paliwa. Zapas na pokładzie urządzenie będzie działać przez kilka lat.

Wokół punktu Lagrange’a „Gaia” będzie się przemieszczać wzdłuż tzw Krzywe Lissajous – analogi orbit w pobliżu punktu drgań. Dzięki temu w szczególności Ziemia nie zablokuje słońca światło, a aparat będzie w stanie otrzymać wystarczającą ilość energii za jego pomocą panele słoneczne. Główną zaletą drugiego punktu kalibracji to stabilność środowiska urządzenia – na przykład tak nie jest będzie musiał przejść z dnia na noc. Tego rodzaju przejścia zawsze negatywnie wpływają na wrażliwość sprzęt.

Gaia wkrótce zacznie transmitować pierwsze dane. Naukowcy na całym świecie czekają, aż pokażą „największy na świecie cyfrowy kamera. ”Zapytany, czy informacje od Gai byłyby dla niego przydatne, Profesor Sergey Kopeikin odpowiada: „Oczywiście, że tak wykorzystaj wyniki Gai dla lepszego zrozumienia natury pole grawitacyjne w ogólnej teorii względności. A może w możliwe uogólnienia w dziedzinie kwantowej teorii pola ”.

Galaxy Time Life in a Matrix Milky Way Rocket Sun Telope

Like this post? Please share to your friends:
Leave a Reply

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: