Евклид (космический корабль) - Википедия - Euclid (spacecraft)

Евклид
Евклид рендеринг
Художественный рендеринг Евклид
ИменаИсследователь Темной Вселенной (DUNE)
Спектроскопический космический исследователь всего неба (SPACE)[1]
Тип миссииАстрономия
ОператорЕКА
Интернет сайтsci.esa.int/euclid
www.euclid-ec.org
Продолжительность миссии6 лет (номинально)[2]
Свойства космического корабля
ПроизводительThales Alenia Space (главный)
Airbus Defense and Space (модуль полезной нагрузки)[3]
Стартовая масса2160 кг (4760 фунтов)[3]
Масса полезной нагрузки848 кг (1870 фунтов)[3]
Размеры4,5 м × 3,1 м (15 футов × 10 футов)[3]
Начало миссии
Дата запускаИюль – декабрь 2022 г.[3]
РакетаСоюз СТ-Б / Фрегат-МТ[3] или же
Ариана 62[4]
Запустить сайтЦентр пространственной гайаны, Куру, ELS
ПодрядчикArianespace
Параметры орбиты
Справочная системаСолнце – Земля L2[3]
РежимГало орбита
Высота периапсиса1,150,000 км (710,000 миль)
Высота апоапсиса1,780,000 км (1,110,000 миль)
ЭпохаПланируется
Главный телескоп
ТипТелескоп Корша
Диаметр1,2 м (3 фута 11 дюймов)[5]
Фокусное расстояние24,5 м (80 футов)[5]
Длины волнОт 550нм (зеленый )[6]
до 2мкм (возле-инфракрасный )[7]
Транспондеры
ГруппаГруппа X (Поддержка TT&C)
Группа K (получение данных)
Частота8,0-8,4 ГГц (диапазон X)
25,5-27 ГГц (диапазон K)
Пропускная способностьНесколько кбит / с вниз и вверх (диапазон S)
55 Мбит / с (диапазон K)
Логотип миссии евклида
Знак отличия астрофизики ЕКА за Евклид миссия. 

Евклид является видимым для ближний инфракрасный космический телескоп в настоящее время разрабатывается Европейское космическое агентство (ЕКА) и Консорциум Евклида. Цель миссии Евклида - лучше понять темная энергия и темная материя путем точного измерения ускорение вселенной. Для этого Корш Телескоп будет измерять формы галактик на различных расстояниях от Земли и исследовать взаимосвязь между расстоянием и красным смещением. Общепринято считать, что темная энергия способствует ускорению расширяющейся Вселенной, поэтому понимание этой взаимосвязи поможет уточнить, как физики и астрофизики понимать это. Миссия Евклида продвигает и дополняет Телескоп Планка (С 2009 по 2013 год). Миссия названа в честь древнегреческого математика. Евклид Александрийский.

Евклид является миссией среднего класса («M-класс») и является частью Космическое видение кампания ЕКА Научная программа. Бюджет этого класса миссий ограничен 500 миллионами евро. Евклид был выбран в октябре 2011 года вместе с Солнечный орбитальный аппарат, из нескольких конкурирующих миссий.[8] В настоящее время запуск запланирован на период с июля по декабрь 2022 года.[3]

Научные цели и методы

Евклид исследует историю расширение вселенной и формирование космических структур измеряя красное смещение галактик до значения 2, что эквивалентно просмотру на 10 миллиардов лет назад.[9] Связь между галактическими формами и их соответствующим красным смещением поможет показать, как темная энергия способствует увеличению ускорения Вселенной. Используемые методы используют феномен гравитационное линзирование, измерение барионные акустические колебания, и измерение галактических расстояний спектроскопия.

Гравитационное линзирование (или гравитационный сдвиг) является следствием отклонения световых лучей, вызванного присутствием вещества, которое локально изменяет искривление пространства-времени: свет, излучаемый галактиками, и, следовательно, наблюдаемые изображения искажаются по мере приближения к материи, лежащей на луче зрения. Эта материя частично состоит из видимых галактик, но в основном это темная материя. Измеряя это срезатьможно сделать вывод о количестве темной материи, что поможет лучше понять, как она распределяется во Вселенной.

Спектроскопические измерения позволят измерить красное смещение галактик и определить их расстояния с помощью Закон Хаббла. Таким образом можно восстановить трехмерное распределение галактик во Вселенной.

По этим данным можно одновременно измерить статистические свойства, касающиеся распределения темной материи и галактик, и измерить, как эти свойства меняются, когда космический аппарат смотрит дальше во времени. Для получения достаточно точных измерений требуются высокоточные изображения. Любые искажения, присущие датчикам, должны быть учтены и откалиброваны, в противном случае полученные данные будут иметь ограниченное применение.[9]

Космический корабль

Евклид возник из двух концепций миссий, которые были предложены в ответ на запрос предложений ESA Cosmic Vision 2015-2025, выпущенный в марте 2007 года: DUNE, Исследователь Темной Вселенной, и SPACE, Спектроскопический исследователь всего неба. Обе миссии предложили дополнительные методы для измерения геометрии Вселенной, и после фазы оценочного исследования была получена объединенная миссия. Новая концепция миссии была названа Евклидом, в честь греческого математика. Евклид Александрийский (~ 300 г. до н.э.), которого считают отцом геометрии. В октябре 2011 года Евклид был выбран Комитетом по научной программе ЕКА для реализации, а 25 июня 2012 года он был официально принят.[1]

ЕКА выбрано Thales Alenia Space, Италия на строительство спутника. Евклид имеет длину 4,5 метра, диаметр 3,1 метра и массу 2160 кг.[3]

Модуль полезной нагрузки Евклида управляется Airbus Defense and Space, Тулуза, Франция. Он состоит из Телескоп Корша с главным зеркалом диаметром 1,2 метра, которое покрывает площадь 0,5град2.

Международный консорциум ученых, консорциум Euclid, в который входят ученые из 13 европейских стран и США, предоставит камеру видимого света (VIS).[6] и камера / спектрометр ближнего инфракрасного диапазона (NISP).[7] Вместе они нанесут на карту трехмерное распределение до двух миллиардов галактик, расположенных на более чем трети всего неба.[10] Эти широкоформатные камеры будут использоваться для определения морфометрических, фотометрических и спектроскопических свойств галактик:

  1. обеспечивают низкую точность измерения красных смещений и, следовательно, расстояний до более миллиарда галактик с помощью многоцветной фотометрии (фотометрическое красное смещение техника); и
  2. использовать спектрометр для анализа спектра света в ближней инфракрасной области (1000–2000 нм), для получения точных красных смещений и расстояний до миллионов галактик с точностью в 10 раз лучше, чем фотометрические красные смещения, и для определения барионные акустические колебания.

Автобус телескопа включает солнечные панели которые обеспечивают питание и стабилизируют ориентация и наведение телескопа лучше 35 миллисекунды. Телескоп тщательно изолирован, чтобы обеспечить хорошую термическую стабильность и не нарушать оптическое выравнивание.

Модель Евклида

Телекоммуникационная система способна передать 850 гигабит в день. Он использует Группа Ка отправлять научные данные со скоростью 55 мегабит в секунду в течение выделенного периода 4 часа в день на 35-метровую антенну Наземная станция Cebreros в Испании, когда телескоп виден из земной шар. Евклид будет иметь вместимость на борту не менее 300ГБ.

Вехи

24 января 2013 года НАСА подписало меморандум о взаимопонимании с ЕКА, в котором описывается свое участие в миссии. НАСА предоставит 20 детекторов для прибора ближнего инфракрасного диапазона, который будет работать параллельно с камерой в диапазоне видимого света. Инструменты, телескоп и спутник будут производиться и эксплуатироваться из Европы. НАСА также назначило 40 американских ученых частью консорциума Евклида, который будет разрабатывать инструменты и анализировать данные, полученные в ходе миссии. В настоящее время этот консорциум объединяет более 1000 ученых из 13 европейских стран и США.[11]

В 2015 году компания Euclid прошла предварительную экспертизу проекта, выполнив большое количество технических проектов, а также построив и протестировав ключевые компоненты.[12]

В декабре 2018 года компания Euclid прошла критический анализ проекта, который подтвердил общий дизайн космического корабля и план архитектуры миссии, и было разрешено начать окончательную сборку космического корабля.[4]

В июле 2020 года два прибора (видимый и ближний инфракрасный) были доставлены в Airbus, Тулуза, Франция, для интеграции с космическим кораблем.[13]

Выполнение миссии и данные

Евклид будет запущен на Союз СТ-Б[3] (или Ariane 62, если необходимо)[4] из Центр Пространственной Гайаны, Куру. По прошествии 30 дней он будет стабилизирован для проезда Путь Лиссажу большой амплитуды (около 1 миллиона километров) вокруг Солнца-Земли Лагранжева точка L2.[3]

Во время своей номинальной миссии, которая продлится не менее 6 лет, Евклид будет наблюдать около 15000 градусов2, около трети неба, фокусируясь на внегалактическом небе (небо, обращенное от Млечный Путь ).[2] Обзор будет дополнен дополнительными наблюдениями примерно в 100 раз глубже (2 звездные величины), указывающими на три разных поля. расположен недалеко от эклиптика полюса[нужна цитата ] и покрывая 40 град.2. Три поля будут регулярно посещаться в течение всего срока миссии. Они будут использоваться в качестве калибровочных полей и для наблюдения за стабильностью работы телескопа и инструментов, а также для получения научных данных путем наблюдения за самыми далекими галактиками и квазары во вселенной.[14]

Чтобы измерить фотометрическое красное смещение для каждой галактики с достаточной точностью, миссия Евклида зависит от дополнительных фотометрических данных, полученных как минимум в 4-х видимых фильтрах. Эти данные будут получены с наземных телескопов, расположенных как в северном, так и в южном полушариях, чтобы покрыть полные 15000 градусов.2 миссии. Всего каждая галактика Евклид миссия получит фотометрическую информацию как минимум в 7 различных фильтрах, охватывающих весь диапазон 460–2000 нм.

Около 10 миллиардов астрономических источников будут наблюдать Евклид, из которых у 1 миллиарда будет измерен гравитационный сдвиг[15] с точностью в 50 раз более точной, чем это возможно сегодня при использовании наземных телескопов. Евклид измерит спектроскопические красные смещения для 50 миллионов объектов.

Научная эксплуатация этого огромного набора данных будет осуществляться консорциумом под руководством Европы из более чем 1200 человек в более чем 100 лабораториях в 15 странах (Австрия, Бельгия, Дания, Финляндия, Франция, Германия, Италия, Нидерланды, Норвегия, Португалия, Румыния, Испания, Швейцария, Великобритания, Канада и США). Консорциум Евклидов[15] также отвечает за создание полезной нагрузки инструмента Евклид и за разработку и внедрение Евклида. наземный сегмент который будет обрабатывать все данные, собранные спутником. Лаборатории, участвующие в Консорциуме Евклида, финансируются и поддерживаются своими национальными космическими агентствами, которые также несут программную ответственность за свой национальный вклад, и своими национальными исследовательскими структурами (исследовательскими агентствами, обсерваториями, университетами). В целом Консорциум Евклида покрывает около 30% общей бюджетной стоимости миссии до ее завершения.

Огромный объем, разнообразие (космос и земля, видимая и ближняя инфракрасная области, морфометрия, фотометрия и спектроскопия) и высокий уровень точности необходимых измерений требуют значительной осторожности и усилий при обработке данных, что делает это важной частью миссии. ЕКА, национальные агентства и Консорциум Евклид тратят значительные ресурсы на создание групп исследователей и инженеров высшего уровня, занимающихся разработкой алгоритмов, разработкой программного обеспечения, процедурами тестирования и проверки, архивацией данных и инфраструктурами распределения данных. В общей сложности девять центров научных данных, расположенных в странах Евклидского консорциума, будут обрабатывать более 10 петабайт необработанных входных изображений в течение 10 лет, чтобы к 2028 году предоставить научному сообществу общедоступную базу данных миссии Евклида.

Благодаря широкому охвату неба и каталогам миллиардов звезд и галактик научная ценность данных, собранных миссией, выходит за рамки космология. Эта база данных предоставит мировому астрономическому сообществу множество источников и целей для будущих миссий, таких как JWST, E-ELT, TMT, АЛМА, СКА или же LSST.

Рекомендации

  1. ^ а б «Обзор Евклида». esa.int.
  2. ^ а б «Характеристика миссии - Консорциум Евклида». Евклид Консорциум. 28 декабря 2015 г.. Получено 26 апреля 2016.
  3. ^ а б c d е ж грамм час я j k "Информационный бюллетень Евклида". ЕКА. 22 июн 2020. Получено 9 июля 2020.
  4. ^ а б c «Arianespace и ЕКА объявляют о контракте на запуск спутника Евклид для исследования темной энергии». esa.int. 7 января 2020.
  5. ^ а б «Космический корабль Евклида - телескоп». ЕКА. 24 января 2013 г.. Получено 13 апреля 2011.
  6. ^ а б c «Инструмент Евклид ВИС». ЕКА. 18 октября 2019 г.. Получено 9 июля 2020.
  7. ^ а б c «Инструмент Евклида НИСП». ЕКА. 19 сентября 2019 г.. Получено 9 июля 2020.
  8. ^ «Статус миссии». Европейское космическое агентство. Получено 23 ноября 2015.
  9. ^ а б "Цели науки Евклида".
  10. ^ «Thales Alenia Space начинает строительство Евклида». esa.int. 8 июля 2013 г.
  11. ^ "Участие НАСА в миссионерской деятельности ЕКА для изучения Ладо Оскуро дель Универсо". esa.int (на испанском). 24 января 2013 г.
  12. ^ «Миссия Евклида в темной вселенной готова обрести форму». ЕКА. 17 декабря 2015 г.. Получено 17 декабря 2015.
  13. ^ Космический телескоп Евклида собирается вместе
  14. ^ "Обзоры". Евклид Консорциум. 18 июня 2016 г.. Получено 12 сентября 2020.
  15. ^ а б "Сайт консорциума Евклид".

внешняя ссылка