От точных датчиков наведения Евклида, периодически теряющих следы звезд, до рассеянного солнечного света, мешающего наблюдению за Вселенной, и рентгеновских лучей, появляющихся на изображениях приборов — эти возникшие сложности не угрожают миссии Euclid, но могут повлиять на то, как он выполняет свою работу.
Ввод в эксплуатацию «Евклида» — период после запуска, когда инструменты и подсистемы миссии развертываются, включаются, тестируются и калибруются — начался хорошо. Команды центра управления полетами ЕКА работали 24 часа в сутки в течение недель напряженных маневров, испытаний и калибровок. При полете миссии к точке Лагранжа 2 зеркала телескопа были разморожены, инструменты NISP и VIS были разбужены и увидели «первый свет», а зеркало телескопа было сфокусировано. Первые пробные изображения Евклида были завораживающими.
Однако редко, если вообще когда-либо, все идет идеально на протяжении всего срока космической миссии. В конце концов, испытания перед запуском можно проводить только на Земле, а космос — это другой мир. Чтобы управлять космическим кораблем, инженерным и научным группам всегда необходимо обнаруживать и быстро решать проблемы по мере их возникновения, и существует множество причин, по которым миссия может пойти не так. Вот почему перед запуском месяцы тратятся на тяжелые симуляции — никогда не знаешь, что произойдет.
И теперь пришло время выяснить, что не совсем так.
Потерянные опорные звезды, вероятно, найдены
Космический телескоп «Евклид» — одна из самых точных миссий, когда-либо запускавшихся, предоставляющая четкие изображения и глубокие спектры нашей Вселенной на 10 миллиардов лет назад. Он позволит получить грандиозный обзор трети всего неба. Каждые 75 минут в течение шестилетней миссии телескоп должен наводиться на новое поле на небе с исключительной точностью и стабильностью.
Для этого на космическом корабле имеется датчик точного наведения (ДТН) — совершенно новая разработка в Европе, состоящая из оптических датчиков, которые распознают и фиксируют звезды, обнаруженные миссией ЕКА «Гайя», используя их в качестве ориентиров для навигации и определения точного места, куда телескоп должен быть направлен на небе. Эта информация поступает в «Систему управления ориентацией и орбитой», которая контролирует ориентацию и орбитальное движение Евклида.
Хотя большинство систем работают хорошо, периодически были случаи, когда датчик точного наведения не мог зафиксироваться на слабых звездах. На орбите «Евклид» обнаруживает истинное небо в реальных космических условиях, что очень сложно смоделировать перед запуском. Кроме того, космические лучи Солнца и галактики «загрязняют» наблюдения, что делает работу ДТН настоящей проблемой.
Фаза ввода в эксплуатацию Евклида была продлена, чтобы разобраться в проблеме, что отложило проведение важнейшей «проверки работоспособности». С тех пор команды работали над исправлением программного обеспечения, которое сейчас загружено на космический корабль и проходит тщательное тестирование.
Менеджер по эксплуатации Миша Шмидт добавляет: «Я рад сообщить, что первоначальные тесты проходят хорошо. Во всех наших тестах мы находим гораздо больше звезд, и хотя праздновать еще слишком рано и необходимы дополнительные наблюдения, признаки очень обнадеживают».
Обновленное программное обеспечение уже успешно прошло испытания на симуляторе космического корабля и «испытательном стенде» (реплика Евклида) в центре управления полетом, затем отлично показало себя на орбите и в следующий раз будет протестировано под контролем Центра научных операций в Астрономическом центре ESA ESAC в Испании.
«Очевидно, что именно здесь нам предстоит настоящая проверка истины, поскольку только научные изображения могут дать нам абсолютную уверенность в том, что указания Евклида работают хорошо», — предупреждает руководитель проекта «Евклид» Джузеппе Ракка. «Однако все доказательства, имеющиеся на данный момент, вселяют в нас большой оптимизм. Мы продолжим держать пальцы скрещенными, но перезапуск этапа проверки производительности приближается с каждым днем».
Euclid видит нежелательный «посторонний свет»
В то время как слабые опорные звезды Евклида кажутся обнаруженными, его следующие (меньшие) сложности исходят от нашей ближайшей звезды.
Евклид расположен в точке Лагранжа 2 на уникальной орбите за Землей. Здесь Евклид стоит «спиной» к Солнцу, поэтому все чувствительные части его телескопа защищены от солнечного света специальным солнцезащитным козырьком. Однако было известно, что кронштейн подруливающего устройства находится за пределами тени солнцезащитного козырька и на него будет попадать прямой солнечный свет.
Кажется, что небольшое количество солнечного света отражается от кронштейна в сторону прибора VISible (VIS), который защищен многими слоями изоляции. Однако текущая теория заключается в том, что через эту изоляцию все еще проходит достаточно света, а чрезвычайная чувствительность прибора VIS улавливает этот рассеянный свет, который обнаруживается при тестовых наблюдениях, когда VIS поворачивается на определенные углы.
Солнечный свет — не единственная солнечная проблема, с которой сталкивается Евклид. Детекторы Евклида защищены от протонов низкой энергии, которые могут нанести им вред. Однако оказывается, что под определенными углами рентгеновские лучи, испускаемые Солнцем во время солнечных вспышек, могут иногда достигать детекторов, искажая часть изображений, сделанных в этот момент.
Солнечная активность в настоящее время высока, поскольку Солнце приближается к самому активному периоду текущего солнечного цикла, пик которого ожидается в 2024-2025 годах.
В настоящее время анализ предсказывает, что в зависимости от солнечной активности Евклид может потерять около 3% своих данных, если эту проблему оставить нерешенной. Однако теперь, когда проблема обнаружена, команды могут идентифицировать затронутые пиксели и не учитывать их при дальнейшем анализе, а также работают над планами повторения наблюдений, чтобы в конечном итоге восполнить любые пробелы в космологическом обзоре Евклида.
Оптимизм в отношении будущих научных результатов
Важно рассматривать вышеизложенные проблемы в контексте. Этот период ввода в эксплуатацию — это время, когда команды сосредоточены на выявлении любых возможных проблем, которые могут повлиять на миссию — больших или малых.
Евклид сделает замечательные снимки нашей Вселенной и поможет понять, как темная энергия и темная материя влияют на части нашего мира, которые мы можем видеть. Прекрасное указание Евклида, кажется, близко к тому, чтобы быть решенным без какого-либо дальнейшего влияния на миссию. Рассеянный свет Солнца можно уменьшить с помощью перепрограммирования обзора Евклида, и, хотя проблема с рентгеновским излучением будет иметь незначительный эффект, команды работают над тем, чтобы свести его к минимуму посредством повторных наблюдений и обработки данных.
