欧几里得找到了“丢失”的引导星,软件补丁解决了其导航问题,并且重新设计了未来六年的观测时间表以避免杂散阳光:这是一个有趣的调试阶段的结束,欧几里得现在将接受最终测试完全“科学模式”。

欧几里得导航微调后找到了引导星

几个月以来,欧空局的黑暗宇宙侦探都不太对劲。它顺利抵达拉格朗日点2,聚焦望远镜镜并捕捉到第一张令人着迷的测试图像。然而,很快我们就发现任务遇到了一些问题。

最令人担忧的是欧几里得的精细制导传感器,它有时找不到导星——这是任务精确指向天空所需区域的基础。

我们自己的太阳也遇到了麻烦,因为在太阳活动频繁的时期,它会喷射出质子,这些质子间歇性地撞击传感器的探测器,产生信号,而传感器将这些信号错误地解释为真正的恒星。在较小程度上,杂散阳光和X射线也干扰了欧几里得的观测仪器。

“调试阶段”是在地球上设计和测试的任务与太空现实相遇的时期——总是有需要解决的问题和意想不到的曲折。欧空局任务控制中心的团队以12小时轮班工作,在此阶段为欧几里得提供全天候护理,并与科学家和工业界合作,为航天器的新环境和未来任务做好准备。

经过欧洲各地团队令人难以置信的工作和聪明才智——包括许多个漫长的夜晚——Euclid的精细制导传感器已经更新并在轨道上进行了十天的测试,一切看起来都很好。找到引导星后,Euclid现在将全面恢复最重要的性能验证阶段;这是它在黑暗宇宙中释放之前的最后一次测试。

欧几里得使用“步进凝视”方法扫描夜空,结合单独的测量结果,形成有史以来在可见光和近红外区域进行的最大规模的宇宙学调查。图片来源:欧洲航天局

微调欧几里得的感官

欧几里得的精细制导传感器(FGS)是欧洲的全新发展,它负责确保任务点的精确性,执行六年勘测任务所需的所有“旋转”(旋转)。

FGS是一种机载仪器,配备光学传感器,可从欧几里得可见光仪器(VIS)的“视野”两侧对天空进行成像。该传感器使用导星进行导航,并将这些数据输入航天器的姿态和轨道控制系统,以定向和保持望远镜的精确指向。

在发射之前,传感器经过了严格的测试,但没有什么可以与真实太空条件下的真实天空相比。宇宙射线——源自宇宙和太阳耀斑的高能辐射的高能辐射——有时会导致欧几里得的观测中出现“伪影”或错误信号。这些虚假信号间歇性地超过了真实恒星的数量,欧几里得传感器无法解析其导航所需的恒星模式。这导致了一些有趣的测试结果!

最“疯狂”的是欧几里得在观察星场时未能锁定到位的极端情况,导致航天器试图追踪目标时出现旋转星迹和“套索”的图像。显然,要揭示遥远星系和星团中难以看到的微妙模式,这是行不通的。团队必须努力找出解决方案。

该软件补丁首先在地球上使用欧几里得电动模型和模拟器进行了测试,然后在轨道上进行了十天的测试。随着越来越多的明星亮相,这些迹象是积极的。

“我们的工业合作伙伴——泰雷兹阿莱尼亚航天公司和莱昂纳多——重新开始,修改了精细制导传感器识别恒星的方式。经过巨大的努力并在创纪录的时间内,我们获得了新的机载软件,可以安装在航天器,”Euclid航天器运营经理MichaSchmidt解释道。

“我们在真实飞行条件下仔细测试了软件更新,并利用科学运营中心针对观测目标的实际输入,最终批准重新启动性能验证阶段。”

Euclid项目经理朱塞佩·拉卡(GiuseppeRacca)补充道:“8月份中断的性能验证阶段现已全面重新启动,所有观测均正确进行。该阶段将持续到11月底,但我们有信心任务性能将证明表现出色,随后即可开始定期科学调查观测。”

这是艺术家对极早期宇宙(不到一亿年)的想象,当时它经历了一场贪婪的恒星形成过程,以前所未有的速度将原始氢转化为无数恒星。那时的天空看起来与我们今天周围的静止星系海有很大不同。天空闪耀着原始星暴星系的光芒。巨大的椭圆星系和螺旋星系尚未形成。在星爆星系中,明亮的热蓝色恒星团像爆炸的烟花弹一样来来去去。新恒星诞生的区域在紫外线辐射的洪流下发出强烈的红色光芒。最大质量的恒星会自爆成为超新星,像鞭炮一样在天空中爆炸。右下角的前景星爆星系由超新星爆炸和汹涌的恒星风产生的热气泡雕刻而成。这些星系中的尘埃很少,因为恒星中尚未通过核合成产生较重的元素。天文学家认为,宇宙中第一批恒星是在恒星形成过程中突然爆发的,而不是逐渐形成的。图片来源:A.Schaller(STScI)

黑暗科学即将开始

欧几里得的使命是回答我们对宇宙本质的一些最基本的科学问题:据称构成宇宙95%的难以捉摸的暗物质和暗能量是什么,但从未被发现?广义相对论在宇宙尺度上的有效性如何?大爆炸后宇宙是如何形成的?

欧几里得的巡天将观测整个天空的三分之一,回溯100亿年,帮助我们了解早期宇宙的物理学和宇宙结构的形成。

通过以前所未有的精度测量数十亿年宇宙历史中数十亿个星系的形状,欧几里得将提供宇宙中暗物质分布的3D视图。宇宙时间上星系的分布图将让我们了解暗能量,它影响着宇宙大尺度结构的空间演化。

为了实现这一目标,欧几里得拥有有史以来发射的最精确、最稳定的望远镜之一。它将提供我们宇宙的清晰图像和深光谱,在六年的任务期间每75分钟改变一次焦点——“指向”超过40000次。

“我要感谢我们所有参与成功完成具有挑战性的调试阶段的专家团队,包括欧几里得联盟、工程师和业界,”欧空局科学总监卡罗尔·蒙代尔总结道。

“现在是在类似科学的条件下测试欧几里得的激动人心的阶段,我们期待着它的第一张图像,展示这项任务将如何彻底改变我们对黑暗宇宙的理解。”