Художественное представление о миссии ЕКА «Евклид» в космосе. На космическом корабле установлен 1,2-метровый телескоп, который собирает свет от таких источников на небе, как далекие галактики. Свет направляется на два научных инструмента Евклида: камеру видимого диапазона VIS, которая будет обеспечивать очень четкие изображения, а также спектрометр и фотометр ближнего инфракрасного диапазона NISP, которые будут предоставлять как изображения, так и спектроскопические данные в самом большом инфракрасном поле зрения из космоса. Миссия ЕКА «Евклид» предназначена для изучения состава и эволюции темной Вселенной. Космический телескоп создаст самую большую и точную трехмерную карту Вселенной в пространстве и времени, наблюдая миллиарды галактик на расстоянии до 10 миллиардов световых лет и охватывая более трети неба. Евклид исследует, как расширялась Вселенная и как крупномасштабные структуры распределяются в пространстве и времени, раскрывая больше о роли гравитации и природе темной энергии и темной материи. Кредит: ЕКА. Благодарность: Работы, выполненные ATG по контракту для ESA.
Недавно разработанная процедура удаления льда с оптики Евклида сработала значительно лучше, чем ожидалось. Свет, поступающий в видимый инструмент «VIS» от далеких звезд, постепенно уменьшался из-за скопления небольшого количества водяного льда на его оптике. Команды миссии потратили месяцы на разработку процедуры нагрева отдельных зеркал в сложной оптической системе прибора, не мешая точно настроенной калибровке миссии и не вызывая потенциального дальнейшего загрязнения. После того, как самое первое зеркало было нагрето всего на 34°, зрение Евклида восстановилось.
Немного льда имеет большое значение
Евклид выполняет миссию по раскрытию секретов темной материи и темной энергии, которые, как считается, составляют 95% Вселенной, но которые невозможно наблюдать напрямую. Но каждый месяц на оптике миссии накапливается несколько нанометров льда (ширина большой молекулы), вызывая падение света, поступающего из далеких галактик.
Команды ЕКА по всей Европе, в техническом центре агентства ESTEC в Нидерландах, центре управления полетами ESOC в Германии и научно-операционном центре ESAC в Испании, тесно сотрудничали с Консорциумом Евклида и промышленными партнерами Thales Alenia Space и Airbus Space для проведения исследований, исследований и разработки новых проектов. с потенциальным решением.
«За последние месяцы мы приложили огромные усилия для планирования, выполнения и анализа нагрева выбранных зеркал на борту «Евклида», что привело к фантастическому результату, который мы видим сейчас», — объясняет Ральф Коули, ученый-инженер Евклида и руководитель комиссии по рассмотрению аномалий. .
«Зеркала и количество света, поступающего через VIS, будут продолжать контролироваться, и результаты этого первого испытания будут продолжать анализироваться, поскольку мы превратим этот эксперимент в основную часть полета и эксплуатации Евклида».
Одно за другим, затем группа за группой они планировали нагреть зеркала в оптике Евклида и проверить эффект на входящий свет. У них были основания полагать, но они не могли знать наверняка, что первое зеркало, которое они нагреют, будет вызывает большинство проблем.
В течение первых месяцев пребывания ЕКА Евклида в космосе некоторые молекулы воды, поглощенные из воздуха во время сборки на Земле частями космического корабля, постепенно высвобождались. Холодные поверхности, такие как зеркала в приборах Евклида, имеют тенденцию притягивать эти молекулы, где они образуют очень тонкий слой льда шириной с нить ДНК. Этот тонкий слой начал затруднять обзор спутника. Именно поэтому оперативные группы на местах начали противообледенительную кампанию. Они отправили на спутник команды нагреть зеркала приборов по отдельности и удалить слой льда. На этом графике показано влияние одной из первых операций. Он показывает процент света, собранного инструментом Евклида VIS во время нагрева зеркала. Примерно через 90 минут была достигнута температура сублимации льда – температура, при которой лед может превращаться непосредственно в водяной пар в космическом вакууме. Начиная с этой температуры, выделение льда происходило быстро, и слой был практически удален еще через 19 минут, когда зеркало достигло температуры –117 °C. Благодаря тому, что зрение Евклида прояснилось на самом первом этапе процедуры, ученые и инженеры смогли сказать, где именно образовался лед и где он может образоваться снова. Но эту целенаправленную процедуру будет несложно повторять каждые шесть-двенадцать месяцев. Фото: ЕКА/Евклид/Консорциум Евклида.
Детектив из темной вселенной видит больше света
«В центре управления миссией ESOC была полночь, когда мы разморозили первые два зеркала в ходе процедуры. Мы очень внимательно распределяли время, гарантируя, что у нас будет постоянный контакт между космическим кораблем и нашей наземной станцией в Маларгуэ, Аргентина, чтобы мы могли быть готовы реагировать в режиме реального времени, если возникнут какие-либо аномалии», — объясняет Миха Шмидт, менеджер по эксплуатации космического корабля «Евклид».
«К счастью, все прошло по плану. Когда мы увидели первый анализ, предоставленный научными экспертами, мы знали, что они будут очень рады — результат оказался значительно лучше, чем ожидалось».
Миша Ширмер, специалист по калибровке Консорциума Евклида и один из главных разработчиков плана борьбы с обледенением, объясняет результаты.
«Наш главный подозреваемый, самое холодное зеркало за основной оптикой телескопа, было нагрето с –147°C до –113°C. Ему не нужно было нагреваться, потому что в вакууме этой температуры достаточно, чтобы быстро испарить весь лед. … И это сработало как чудо! Почти сразу же мы стали получать на 15% больше света от Вселенной. Я был уверен, что мы увидим значительное улучшение, но не таким впечатляющим образом».
Благодаря тому, что зрение Евклида прояснилось на самом первом этапе процедуры, ученые и инженеры смогли сказать, где именно образовался лед и где он может образоваться снова. «Глаз Евклида очистился, что позволило ему ясно видеть слабый свет от далеких галактик, причем в большем количестве, чем было бы возможно без этой операции», — объясняет Рэйко Накадзима, ученый-инженер VIS.
«Мы ожидаем, что лед снова затмит обзор прибора VIS в будущем. Но будет легко повторять эту процедуру выборочной дезактивации каждые шесть-12 месяцев и с очень небольшими затратами для научных наблюдений или остальной части миссии».
После месяцев исследований ученых и инженеров со всей Европы, поздних ночей в центре управления полетами ESOC ЕКА и 100 минут целенаправленного обогрева зрение Евклида было защищено. Эти исследования и невероятные результаты также помогут будущим спутникам, которые, вероятно, столкнутся с той же общей проблемой льда.
Информация от: Европейским космическим агентством
