欧几里得不切实际的解决方案:探索黑暗宇宙的奥秘

   日期:2025-10-09     来源:本站    作者:admin    浏览:77    
核心提示:      艺术家对欧几里得太空任务的印象。欧几里得的设计目的是为了研究更广泛的领域,以回答关于我们宇宙的一些最基本的问

  

  

  艺术家对欧几里得太空任务的印象。欧几里得的设计目的是为了研究更广泛的领域,以回答关于我们宇宙的一些最基本的问题:什么是暗物质和暗能量?它们在宇宙网的形成中扮演了什么角色?该任务将通过其灵敏的望远镜扫描天空,对数十亿个遥远的星系进行编目。来源:欧洲航天局

  欧几里得已经找到了它“丢失的”导航星,因为一个软件补丁解决了它的导航问题,未来六年的观测计划已经重新设计,以避免散射的阳光:这是一个有趣的任务的结束欧几里得现在将在完整的“科学模式”下进行最后的测试。

  几个月来,欧空局的黑暗宇宙探测器并不完全正确。它顺利抵达拉格朗日2号点,调焦望远镜镜面,并捕捉到第一张令人着迷的测试图像。然而,很快就清楚了,这次任务遇到了一些小问题。

  最令人担忧的是欧几里得的精细制导传感器,它有时找不到它的导航星——这是精确指向天空所需区域的任务的基础。

  我们自己的太阳在太阳活动非常活跃的时期,它会间歇性地喷射质子,撞击传感器的探测器,从而产生信号,而传感器错误地将其解读为真正的恒星。在较小程度上,散射的太阳光和x射线也干扰了欧几里得的观测仪器。

  欧几里得使用“一步一步盯着”的方法扫描整个夜空,将不同的测量结果结合起来,形成了有史以来在可见光和近红外波段进行的最大的宇宙学调查。每次欧几里得“凝视”时,它的望远镜都会指向天空中的一个位置,在这个位置周围大约0.5平方度的区域进行成像和光谱测量。每次凝视之后,望远镜都会移动(或“步”)到一个新的位置。来源:欧洲航天局

  应对委员会中的航天器挑战宁相

  “调试阶段”是指在地球上设计和测试的任务遇到太空现实的阶段——总有一些问题需要解决,还有意想不到的曲折。欧空局任务控制中心的团队每12小时轮班工作,在这一阶段为欧几里得提供全天候的照顾,与科学家和工业界合作,为新环境和未来的任务做好准备。

  经过欧洲各地团队的惊人工作和智慧——包括许多漫长的夜晚——欧几里得精细制导传感器已经在轨道上更新和测试了十天,一切看起来都很好。随着它的引导星的找到,欧几里得现在将完全恢复最重要的性能验证阶段;这是它在黑暗宇宙中释放之前的最后一次考验。

  欧几里得探测器直径1.2米的主镜,用于揭开黑暗宇宙的面纱,在组装、集成和测试过程中看到。利用这面镜子,宇宙飞船将绘制出100亿光年以外数十亿个星系的3D分布图——超越银河系,拍摄可观测宇宙的三分之一。通过揭示宇宙的大尺度结构及其膨胀模式,该任务将揭示占宇宙95%的神秘暗能量和暗物质。信贷:空客

  微调欧几里得的仪器

  欧几里得的精细制导传感器(FGS)是欧洲的一项全新发展,它负责确保任务点的精度,执行六年调查任务所需的所有“回转”(旋转)。

  FGS是一种机载仪器,配备了光学传感器,从欧几里得可见光仪器(VIS)的“视场”侧面对天空进行成像。传感器使用导航星进行导航,并将这些数据输入航天器的姿态和轨道控制系统,以确定方向并保持望远镜的精确指向。

  在发射之前,传感器经过了严格的测试,但没有什么能与真实太空条件下的真实天空相比。宇宙射线——来自宇宙和太阳耀斑的高能辐射——有时会在欧几里得的观测中引起“伪影”或错误信号。这些虚假信号的数量间歇性地超过了真实的恒星,欧几里得传感器无法分辨出它需要导航的恒星模式。这导致了一些有趣的测试结果!

  环形星迹显示了欧几里得精细制导传感器(FGS)间歇性失去导星的影响。FGS是一种机载仪器,配备了光学传感器,从欧几里得可见光仪器(VIS)的“视场”侧面对天空进行成像。传感器使用导航星进行导航,并将这些数据输入航天器的姿态和轨道控制系统,以确定方向并保持望远镜的精确指向。资料来源:ESA /欧几里德联盟/ TAS-I, CC BY-SA 3.0 IGO

  最“怪圈”的是欧几里得在观测恒星场时未能锁定位置的极端情况,导致宇宙飞船试图返回目标时出现旋转星迹和“套索”的图像。显然,要揭示遥远星系和星团中难以看到的微妙模式,这是行不通的。团队必须努力想出一个解决方案。

  软件补丁和协作救援

  为了解决这个问题,团队开发了一个软件补丁。它最初在地球上用欧几里得的电动模型和模拟器进行了测试,然后在轨道上进行了十天的测试。迹象是积极的,因为越来越多的星星出现了。

  “我们的工业合作伙伴——泰雷兹阿莱尼亚航天公司和莱昂纳多公司——重新开始设计,修改了精密制导传感器识别恒星的方式。经过巨大的努力,在创纪录的时间内,我们获得了安装在航天器上的新机载软件,”欧几里得航天器运营经理Micha Schmidt解释说。

  欧几里德发射前简报在欧空局任务控制中心完成。来源:欧洲航天局

  “我们在真实的飞行条件下一步一步地仔细测试了软件更新,并从科学操作中心为观察目标提供了现实的输入,最后批准了重新启动性能验证阶段。”

  欧几里德项目经理Giuseppe Racca补充说:“8月份中断的性能验证阶段现在已经完全重新启动,所有的观测都正确地进行了。这一阶段将持续到11月下旬,但我们相信,任务的表现将被证明是出色的,此后可以开始定期的科学调查观测。”

  这是一个艺术家对早期宇宙(不到10亿年)的印象,当它经历了一个贪婪的恒星形成的开始,以前所未有的速度将原始氢转化为无数的恒星。那时的天空看起来与今天我们周围平静的星系海洋大不相同。天空中闪耀着原始星暴星系。巨大的椭圆星系和螺旋星系尚未形成。在星暴星系中,炽热的蓝色恒星组成的明亮星团来来去去,就像爆炸的烟花炮弹。新恒星诞生的区域在一股紫外线辐射下发出强烈的红光。质量最大的恒星会自我引爆成为超新星,像鞭炮一样在天空中爆炸。右下角的前景星暴星系由超新星爆炸和猛烈的恒星风产生的热气泡雕刻而成。这些星系中几乎没有尘埃,因为较重的元素还没有通过恒星的核合成而产生。天文学家认为,宇宙中的第一批恒星是在恒星形成的突然爆发中出现的,而不是以渐进的速度出现的。来源:A. Schaller (STScI)

  了解黑暗宇宙的探索

  欧几里得的任务是回答我们关于宇宙本质的一些最基本的科学问题:什么是难以捉摸的暗物质和暗能量,据称构成了我们宇宙的95%,但从未被发现?广义相对论在宇宙尺度上的有效性如何?宇宙大爆炸后宇宙是如何形成的?

  欧几里得的调查将观测整个天空的三分之一,回顾100亿年前的情况,帮助我们了解早期宇宙的物理学和宇宙结构的形成。

  通过以前所未有的精度测量数十亿年宇宙历史中数十亿星系的形状,欧几里得将为我们的宇宙中的暗物质分布提供3D视图。星系在宇宙时间上的分布图将告诉我们关于暗能量的知识,暗能量影响着宇宙大尺度结构的空间演化。

  欧几里得任务将创建一个宇宙的三维地图,科学家们将用它来测量暗能量和暗物质的特性,并揭示这些神秘成分的本质。这张地图将包含大量的数据,它将覆盖超过三分之一的天空,它的第三个维度将代表跨越100亿年的宇宙历史。为了实现这一目标,欧几里得拥有了有史以来最精确、最稳定的望远镜之一。它将提供我们宇宙的锐利图像和深度光谱,在六年的任务期间每75分钟改变一次焦点-“指向”超过40,000次。

  欧空局科学主任卡罗尔·蒙代尔总结说:“我要感谢所有参与成功完成具有挑战性的调试阶段的专家团队,包括欧几里得联盟、工程师和工业界。”

  “现在是在类似科学的条件下测试欧几里得的激动人心的阶段,我们期待着它的第一批图像,展示这项任务将如何彻底改变我们对黑暗宇宙的理解。”

 
打赏
 
更多>同类文章

推荐图文
推荐文章
点击排行