工作原理:星图绘制航天器

工作原理:星图绘制航天器

从外部看,星系就像是围绕着致密中心旋转的恒星团。但星系内部则更为复杂,一些恒星群以不同的速度或方向移动,部分原因是它们起源于数十亿年前发生碰撞的不同星系。为了解开银河系这些不同组成部分的奥秘,欧洲航天局计划于 10 月发射盖亚卫星

这艘重达两吨的飞船将绘制银河系 1000 多亿颗恒星中的 10 亿颗,收集每颗恒星位置的三维数据以及其速度、方向、颜色和亮度。了解恒星的位置和方向将有助于天文学家确定它们的来源。这可以揭示我们的银河系是如何形成和演化的。

稳定性和功率

盖亚成功的关键在于它的稳定性:稳定的位置和温度才能转化为准确的银河系地图。该航天器的有效载荷是第一个完全由碳化硅制成的,碳化硅是一种对热和冷相对不敏感的坚硬陶瓷。33 英尺的隔热遮阳板将有效载荷保持在阴影中,而隔热帐篷则有助于阻挡来自太阳和深空的杂散辐射。电源系统包括一个锂离子电池,在航天器与将其从地球发射的俄罗斯联盟号-弗雷加特火箭分离后,该电池可短暂地运行一组推进器。发射后不久,盖亚的电池将关闭,系统的 140 平方英尺的砷化镓太阳能电池阵将接管,为航天器提供动力。

数据收集

盖亚的主要数据采集仪器是一个 3 英尺乘 1.5 英尺的焦距阵列,由 106 个电荷耦合传感器组成,总共 10 亿像素。想象一下,它是 106 个相机连接在一起,每组相机捕捉不同类型的信息。例如,14 个太空测绘相机标记来自每颗恒星的信息以显示哪个望远镜发现了它,而天文测量仪中的 62 个传感器则绘制恒星在星系周围的凌日图。焦距阵列的其他部分捕捉径向速度和光度信息。

焦点阵列的数据被传送到电子服务舱内的七台计算机。计算机处理数据,在盖亚与地面天线每天八小时的通信时间内,通过天线将数据传回航天局。盖亚在执行任务期间将产生 200 兆兆字节的数据。另一台计算机控制电力系统和推进器。

天空覆盖

盖亚每六个小时绕其轴[蓝色]旋转一次。

当它旋转时,轴会像陀螺一样改变方向。它每 63 天转一圈。

在旋转和循环之间(以及飞船绕太阳的轨道之间),盖亚的望远镜会沿着覆盖整个天空的路径 [黄色] 运行。

盖亚五年的使用寿命内,该飞船将平均 70 次从十亿颗恒星中捕获信息。当每颗恒星进入两台望远镜的视野时,镜子会将该恒星的图像转发到盖亚焦距阵列中探测器的专用部分。望远镜安装在直径九英尺的六边形光学平台上,彼此相距 106.5 度,每台望远镜由六面镜子组成,其中两面镜子是共用的。

冷气体微推进器使飞船绕轴旋转并控制其姿态,即它在太空中指向的方向。化学推进装置维持盖亚绕太阳的轨道。

数十亿次恒星测量

1)天文仪每秒可识别多达 8,000 颗恒星的位置和运动。盖亚旋转时,恒星的图像在探测器上漂移。探测器中的电信号追踪每颗恒星的路径。

2)两个光度计测量每颗恒星发出的光。棱镜过滤进入每个光度计的蓝光和红光。这些光谱数据包含有关每颗恒星的物理和化学特性的信息。

3)径向速度光谱仪通过测量每颗恒星的红移或蓝移来记录其靠近或远离地球的速度。

统计

直径: 33英尺
重量: 4,475磅
寿命: 5年
距离地球: 930,000 英里
到达目的地所需时间: 1个月
推出日期: 2013 年
建设成本: 9亿美元
地图上的星星: 1,000,000,000

请在此处查看我们 2013 年“工作原理”部分的其余文章,并在此处查看我们 4 月刊的全部文章

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