Космическият лед пречи на мисията "Евклид" да картографира тъмната вселена

Ваня Милева Последна промяна на 21 март 2024 в 00:00 2782 0

Космическият апарат

Кредит ESA

Космическият апарат "Евклид" на ЕКА се вглежда във Вселената.

Космическият телескоп "Евклид", мисия на Европейската космическа агенция (ЕКА), предназначена да картографира тайните на Вселената и да разкрие същността на тъмната материя, е изправен пред уникално предизвикателство: слоеве воден лед, по-тънки от нишка ДНК, започват да пречат на зрението му.

Това явление е често срещан проблем за космическите апарати, които навлизат в студените пространства на космоса.

Екипите на "Евклид" в цяла Европа сега тестват иновативни техники за премахване на леда от оптиката на космическия кораб, за да се преборят с това. Успехът на тази мисия би могъл да бъде голямо облекчение и плодотворен за бъдещи космически мисии.

"Сравнихме звездната светлина, постъпваща през инструмента VIS, със записаната яркост на същите звезди в по-ранни периоди, наблюдавани както от "Евклид", така и от мисията Gaia на ЕКА", обяснява Миша Ширмер (Mischa Schirmer), учен по калибрирането на консорциума "Евклид" и един от основните разработчици на новия план за размразяване.

Източникът на проблема

След изстрелването на "Евклид" и калибрирането на инструментите учените забелязват лек спад в количеството откриваема светлина от наблюдаваните звезди във видимия спектър. По-нататъшното разследване разкри основната причина: малки количества вода са били абсорбирани от атмосферата по време на сглобяването на телескопа на Земята.

Тази абсорбирана вода бавно се освобождава във вакуума на космоса. Предвид студената среда на "Евклид", освободените водни молекули са склонни да замръзнат при контакт с чувствителната оптика. Постепенното натрупване на вода и замърсяването са известни проблеми при конструирането и експлоатацията на космическите кораби.

"Някои звезди във Вселената варират по отношение на своята светимост, но по-голямата част от тях са стабилни в продължение на милиони години. Така че, когато нашите инструменти откриха слабо, постепенно намаляване на постъпващите фотони, знаехме, че това не са те - това сме ние", обяснява Миша Ширмер.

Приблизително 10 кг MLI покриват двата научни инструмента на "Евклид", но този материал може да абсорбира 1% от теглото си във вода. Източник: ESA

Как екипът на Евклид може да се справи със замърсяването

Въпреки че инженерите са предвидили този проблем и след изстрелването са провели "кампания за изхвърляне на газове", за да намалят замърсяването с вода, някои абсорбирани водни молекули са останали в капана на многослойната изолация на космическия апарат, а месеците на изследвания и задълбочени калибрирания разкриват натрупване на няколко слоя лед върху огледалата на телескопа. Чувствителността на инструментите на "Евклид" е забележителна, тъй като те могат да открият въздействието на лед с дебелина едва няколко нанометра.

Сега учените са изправени пред сложна задача - изпълнение на план за изясняване на разпределението на леда в оптичната система и смекчаване на сегашното и бъдещото му въздействие, ако натрупването продължи. Реакцията изисква съвместен подход от екипите на "Евклид" от целия континент. Стандартното решение - загряване на космическия апарат до няколко градуса по Целзий - е възможно, но рискува да наруши прецизното калибриране на телескопа. Затова е необходим по-изтънчен подход.

Един от най-лесните начини за почистване на космически кораб е да се използва процедура, разработена преди изстрелването. Тя включва загряване на целия космически кораб чрез включване на всички бордови нагреватели в продължение на няколко дни. Температурата постепенно се повишава от приблизително -140 °C до малко по-висока -3 °C в някои части на космическия кораб. Екипите в центъра за управление на полетите ще отговарят за изпращането на необходимите команди за започване на тази процедура за почистване.

Загряването на космическия кораб за почистване на оптиката му би създало риск от неправилно настройване на чувствителните му инструменти. Тъй като нагретите материали се разширяват, те може да не се върнат в първоначалната си форма след охлаждане. Мисията на "Евклид" изисква изключителна прецизност - дори малки температурни промени могат да повлияят на качеството на изображението, което изисква продължително повторно калибриране.

"Повечето космически мисии не се нуждаят от същото ниво на температурна стабилност като "Евклид" - обяснява Андреас Рудолф (Andreas Rudolph), ръководител на полета на "Евклид". "За да картографира милиарди галактики във Вселената, "Евклид" трябва да остане невероятно стабилен, включително и по отношение на температурата си. Трябва да бъдем изключително предпазливи при включването на нагревателите."

Нова стратегия за размразяване

Настоящата стратегия включва предпазлив подход: селективно нагряване на нискорискови части от оптиката. Екипът ще започне с две огледала, които могат да се затоплят независимо, като ще следи въздействието върху количеството светлина, което телескопът може да събере. Те планират да загреят постепенно допълнителни групи огледала, ако смущенията в светлината продължават. 

Те планират постепенно да нагряват допълнителни групи огледала, ако светлинните смущения продължават. Целта е да се изолират най-засегнатите области и да се разработи целенасочена стратегия за нагряване, за да се размразяват тези специфични части по-правилно.

Този внимателен, поетапен процес е от решаващо значение за чувствителния характер на мисията "Евклид", която изисква голяма прецизност за амбициозното 3D картографиране на Вселената.

"Надяваме се да изолираме засегнатата област на космическия кораб и да я затоплим, за да се справим със замърсяването с лед", обяснява Миша. "Това е сложен процес, но ще ни спести време и ресурси. С нетърпение очаквам да видя как нашият план ще проработи."

Тази работа е важна, тъй като натрупването на лед върху огледалата на космическите апарати е често срещан проблем и изненадващо малко изследвания са направени за справяне с него. Мисията на "Евклид" може да предостави ценни сведения за бъдещите космически телескопи.

Източник: Space ice foils Euclid’s mission to map the dark universe, Interesting Engineering

Най-важното
Всички новини
За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !