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冰开始笼罩欧几里得的光学系统

2024-03-25 09:15:56  来源:激光网原创    

2023 年 7 月 1 日,欧洲航天局发射了欧几里得天文台,该任务将在未来六年内调查宇宙的组成和演化。特别是,欧几里得将观察宇宙在过去100亿年中是如何膨胀的,以测试有关暗能量的理论。在为任务的第一次调查对望远镜的仪器进行微调和校准时,任务团队注意到,在进入冰冷的太空后,镜子上形成了几层水冰。

虽然很常见,但对于像欧几里得这样高度敏感的任务来说,这是一个问题,它需要非常精确地研究宇宙膨胀。经过数月的研究,欧几里得团队测试了一种新设计的程序,用于为任务的光学元件除冰。3月20日,欧空局宣布,该团队的除冰方法有效,欧几里得的视力已经恢复。如果该方法被证明是成功的,它将验证任务团队的计划,即保持欧几里得的光学系统在其剩余的任务中工作。

当科学操作专家注意到望远镜的VISible仪器测量的光线略有下降时,问题首先变得明显。该仪器负责测量来自遥远星系的可见光,以确定光的轨迹如何受到重力场的影响。欧几里得联盟的校准科学家、新除冰计划的主要设计者之一Mischa Schirmer在欧空局的新闻稿中解释说:

“我们将通过VIS仪器进入的星光与早期记录的相同恒星的亮度进行了比较,欧几里得和欧空局的盖亚任务都看到了这些恒星。宇宙中的一些恒星的光度各不相同,但大多数恒星在数百万年内都是稳定的。因此,当我们的仪器检测到微弱的、逐渐减少的光子进入时,我们知道这不是他们——而是我们。

人们总是预计欧几里得会有一些水污染,这就是为什么在发射后不久就进行了“除气运动”的原因。这包括望远镜由机载加热器加热,并且部分暴露在太阳下,升华了从地球带来的大部分水。然而,在被望远镜的多层绝缘层吸收后,仍有相当多的绝缘层,这些绝缘层慢慢开始在可见光的镜面上堆积。经过数月的研究、实验室研究和校准,该团队确定了来源并开始研究解决方案。

显而易见的解决方案是通过运行所有内部加热器数天来再次加热欧几里得。然而,这冒着使航天器的机械结构变形的风险,这可能会改变欧几里得的光学对准。欧空局任务控制中心的欧几里得飞行总监安德烈亚斯·鲁道夫说:

“大多数其他太空任务对'热光学稳定性'没有像欧几里得那样苛刻的要求。为了实现欧几里得的科学目标,即通过观察超过三分之一的天空中100亿光年以内的数十亿个星系来制作宇宙的3D地图,这意味着我们必须保持任务的稳定 - 包括它的温度。因此,打开有效载荷模块中的加热器需要格外小心。

该团队首先单独加热了欧几里得的两个镜子,这是一种低风险的方法,因为它们位于水蒸气不太可能污染其他仪器的区域。在分析了初步结果后,研究小组发现欧几里得的视力恢复到以前的精度。然而,这只是一个临时解决方案,仍在寻求定期除冰的长期战略。与此同时,欧空局承诺将继续监测望远镜的变化,并公开分享任何新发现。

然而,对这一问题的回应突出了使这一任务成为可能的国际合作。欧几里得仪器操作科学家拉尔夫·科利说,他协调了应对措施:

“一项复杂的任务需要欧洲各地团队的统一响应,我非常感谢这么多人为此付出的努力和技能。这需要来自荷兰ESA的ESTEC技术中心、马德里的ESAC科学运营中心和达姆施塔特的ESOC任务控制中心的飞行控制团队的工作,但如果没有Euclid财团以及我们从航天器主承包商Thales Alenia Space及其工业合作伙伴空中客车航天公司获得的关键投入,我们就无法做到这一点。

此外,这个问题可能导致对如何维持涉及高度灵敏光学的任务的重要研究。尽管这个问题在航天器中很常见,但关于冰如何在光学镜上形成并影响观测的研究很少。因此,特派团和机构制定的解决办法可以为今后的特派团制定新的程序。2027年3月,当美国宇航局的南希·格雷斯·罗曼太空望远镜加入欧几里得时,这些可能会派上用场——这是另一项探索“黑暗宇宙”的任务。

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