Звездный детектив: Вселенская картотека
Gaia должна будет провести детальный осмотр примерно миллиарда звезд нашей галактики. Предполагается, что за 5 лет работы каждую из них аппарату удастся пронаблюдать, в среднем, 70 раз, чтобы дать самые точные сведения о ее расположении, расстоянии от нас, скорости и направлении движения, характеристики светимости.
Считается, что с помощью этой информации удастся открыть сотни тысяч неизвестных еще объектов, включая далекие планеты и планетные системы, звезды, коричневые карлики... да и в пределах Солнечной системы Gaia должна найти многие тысячи новых астероидов.
Технологически сам космический аппарат будет реализован на принципах, уже апробированных и проверенных европейскими разработчиками при успешном проведении миссии Hipparcos, которая имела схожие научные задачи. Однако наследница Gaia будет картографировать звезды уже на современном уровне, с тем, чтобы в итоге решить одну из самых амбициозных задач современной астрономии: составить трехмерную карту звездного неба, охватив более чем 1 млрд звезд Млечного Пути и других галактик.
По сути, Gaia, как всякий аккуратный детектив, создаст обширнейшую картотеку, которая охватит великое множество звезд: их положение, направление и скорость движения, светимость, температура, размеры, химический состав. Многие ученые считают, что только такая «вселенская перепись» позволит решить ряд важнейших проблем, включая вопросы происхождения, эволюции и структуры нашей галактики.
Действительно: изучая небольшие долгоживущие звезды, состав их атмосфер, можно получать химические свидетельства о далеком прошлом Вселенной и нашей галактики. Наблюдения Gaia позволят выделить древние останки аккреционных дисков, так и не ставших звездами, позволит уточнить распределение темной материи в галактике, оценит светимость звезд за пределами главной последовательности, и так далее, и так далее. Но зоркий Gaia звездами не ограничится: астрономы уверены, что с его помощью будут найдены тысячи экзосолнечных планет, установлены их массы и орбитальные характеристики.
Сердце Gaia — пара оптических телескопов, способных и наблюдать далекое излучение, и раскладывать его на спектральные составляющие, передавая результат на анализ. В ходе работу на орбите аппарат будет медленно вращаться, и поле обзора его телескопов будет медленно «ощупывать» небесную сферу. «Зрение» у Gaia превосходное: его способности достигают разрешения в 0,024 угловые секунды — такие видимые размеры имеет человеческий волос с расстояния в 1 тыс. км.
Да и сам аппарат можно условно разделить на 2 части: научную и сервисную. Первая содержит телескопы и 3 дополнительных инструмента, а вторая — двигательную систему, аппаратуру для связи и другие элементы, обеспечивающие все научное оборудование бесперебойной работой. Бортовой радиопередатчик не слишком мощный, но зато скоростной, и способен пересылать на Землю (напомним: до нее 1,5 млн км) информацию со скоростью около 5 Мбит/с.
Под сервисным блоком на манер зонтика раскрывается «зонтик» диаметром более 10 м — панели солнечных батарей, которые перемежаются плотной экранирующей тканью. Именно этой частью зонд всегда будет развернут к Солнцу, так что одновременно будет получать энергию и сохранять бортовую аппаратуру в постоянной тени.
Аппарат будет запущен в космос российской ракетой «Союз» с разгонным блоком «Фрегат», и выведен на гелиоцентрическую орбиту примерно в 1,5 млн км от орбиты Земли, в точке либрации L2 системы Земля-Солнце (что такое точки либрации и почему они так удобны для размещения космических телескопов, вы можете узнать из заметки «Большое зеркало»). Такое положение зонда Gaia даст ему весьма стабильные условия существования в космосе, включая сравнительно слабые перепады температуры и не слишком жесткий радиационный фон, а также прекрасную перспективу для обзора: и Солнце, и Земля с Луной будут позади поля зрения аппарата.