Spędzi tam ponad 100 lat. Teleskop kosmiczny Gaia bronił się przed wyłączeniem

Europejski teleskop kosmiczny Gaia to jedno z kilkunastu działających i planowanych obserwatoriów orbitalnych, których celem jest obrazowanie kosmosu w jak najszerszym spektrum promieniowania elektromagnetycznego (od promieniowania mikrofalowego po gamma). Do tej grupy zalicza się nie tylko słynny Hubble i Webb (sfotografowany kiedyś przez Gaia) zbudowane wraz z NASA, ale też przedsięwzięcia ESA - Planck, Herschel, Euclid, XMM-Newton, Integral. Dzięki obserwacjom Gaia ostatecznie udowodniono, że dysk Drogi Mlecznej jest wygięty, powstała też najdokładniejsza jej wizualizacja jako widzianej z dużej odległości i mapa rozmieszczenia ciał niebieskich w 3D. Dzięki teleskopowi Gaia odkryto wiele nowych obiektów, asteroid, czarnych dziur, ale też gwiazdy, które wcześniej uznawano za planety.

Tak wygląda Droga Mleczna widziana z góry i z boku. Nie są to zdjęcia, a obrazy wizualizujące zebrane przez teleskop Gaia dane. (fot: ESA)

Dane, jakie dostarczył astronomom teleskop Gaia, są wynikiem obserwacji, a potem tworzonych na ich podstawie katalogów. Te zestawienia powstają stopniowo, a z każdą rewizją są coraz dokładniejsze. Czwarty już katalog na bazie 5,5 roku obserwacji zostanie opublikowany w 2026 r., a ostateczny dopiero w 2030 r. Wtedy Gaia będzie już spokojnie obiegała Słońce w odległości około 10 milionów kilometrów od Ziemi. Ta finalna orbita teleskopu została obrana specjalnie, by nie stanowił on zagrożenia dla innych teleskopów kosmicznych. Skąd taka potrzeba? Już wyjaśniamy.

Obserwacje teleskopu Gaia w liczbach. 2 miliardy gwiazd i innych obiektów, dla których dane zawarte będą w 500 TB katalogu DR4. (fot: ESA)

Teleskop Gaia i jego miejsce pracy

Europejskie obserwatorium trafiło na orbitę w 2013 r. i jest w pewnym sensie reliktem dawnej epoki, bo wyniosła go w kosmos rosyjska rakieta Soyuz-STB/Fregat-MT startująca z kosmodromu Kourou w Gujanie Francuskiej. Dziś taka współpraca jest niewyobrażalna. Czas pracy teleskopu znacząco przekroczył planowany, dlatego gdy zapasy paliwa potrzebnego do manewrów były już na wyczerpaniu, kontrola misji z ESOC (European Space Operations Centre) skierowała pojazd kosmiczny na tak zwaną „orbitę emerytalną” wokół Słońca.

Przestrzeń towarowa z "zapakowanym" teleskopem i charakterystyczna sylwetka rosyjskiej rakiety podczas startu.

Wcześniej Gaia nie znajdowała się tak daleko od Ziemi. Choć dalej niż Hubble czy teleskopy obiegające Ziemię po orbitach biegunowych, to stosunkowo blisko w odległości około 1,5 miliona km. Gaia to czwarte kosmiczne obserwatorium, które trafiło w okolice tak zwanego punktu L2, gdzie znajduje się zarówno Webb, jak i Euclid. W skrócie chodzi o to, że teleskopy tam znajdujące nie są umieszczone w punkcie L2, ale obiegają go po różnych orbitach - widać to na załączonym wideo, gdzie nałożone są orbity teleskopu Webb, Euclid i do niedawna Gaia.

Obejrzyj w

Przestrzeń kosmiczna jest rozległa, a Gaia nie zbliżała się do Webba na mniej niż 400 tysięcy km (mniej więcej tyle co odległość Ksieżyca od Ziemi), ale po wyczerpaniu paliwa na manewry korygujące tę orbitę utracona zostanie kontrola nad teleskopem. Poruszający się bezładnie obiekt mógłby zagrozić wciąż działającym instrumentom w okolicy punktu L2. Dlatego też 27 marca 2025 r. Gaia opuściła dotychczasowe miejsce pracy. Zmianę orbity dobrze ilustruje kolejne wideo. ESA chce, by teleskop na „orbicie emerytalnej” znajdował się przez co najmniej 100 lat w pozycji nie przekraczającej odległością 10 milionów km od Ziemi.

Obejrzyj w

Wyłączenie teleskopu nie było takie proste

Wyobrażamy sobie, że niepotrzebne już na orbicie satelity wystarczy wysłać w wybrane miejsce i to wszystko. Operator teleskopu Gaia, Tiago Nogueira, zwraca jednak uwagę, że "teleskop wcale nie chciał być wyłączony". To konsekwencja konstrukcji, która zakładała "odporność na burze promieniowania kosmicznego, uderzenia mikrometeoroidów, a nawet utratę komunikacji z Ziemią". Gaia wyposażona została w liczne nadmiarowe układy, tak by po ewentualnym resecie możliwe było natychmiastowe podjęcie dalszej pracy. Z tego tez powodu komendy, które zakładały działanie „nielogiczne” zdaniem oprogramowania Gaia, nie odniosłyby efektu. Dlatego, jak mówi Nogueira: - Musieliśmy opracować strategię wyłączenia, która zakładała systematyczne eliminowanie poszczególnych warstw zabezpieczenia, gdyż nie chcemy, by kiedykolwiek teleskop reaktywował się w przyszłości.

Oryginalny wygląd teleskopu Gaia. Rozkładana okrągła osłona umieszczona od spodu chroniła instrumenty przed światłem słonecznym i była podstawą, na której umieszczono panele słoneczne. Światło dobiegające z ciał niebieskich wpadało do układu optycznego nie wprost jak sugeruje kształtu tubusu teleskopu, a z boku przez otwory blisko jego górnego końca. (fot: ESA)

Oznaczało to, że trzeba było nie tylko zmusić pojazd do użycia silników manewrowych w odpowiedni sposób, ale także ustawienia paneli słonecznych w pozycji, która zagwarantuje brak dostępu światła słonecznego i rozładowanie się akumulatorów w przyszłości. Jakby tego było mało, inżynier kierujący pojazdem, Julia Fortuno, miała wątpliwą przyjemność wydania ostatnich poleceń, które uszkodziły moduły procesora i oprogramowanie teleskopu.

Naukowe dziedzictwo początku XXI wieku w kosmosie

Gdy upłynie więcej niż 100 lat, teleskop Gaia może zacząć zmieniać swoje położenie na orbicie wokółsłonecznej w większym stopniu. ESA zakłada jednak, że wtedy będziemy już w stanie poradzić sobie z ewentualnymi problemami. Jako element dziedzictwa, jakie Gaia nosi w swojej pamięci, są zapisane tam nazwiska i imiona 1500 osób, które przez kilkanaście lat pracowały w projekcie. Nadpisano nimi zapasowe oprogramowanie. Główny menedżer projektu Uwe Lammers podsumował to zdaniem: - Nigdy nie zapomnimy teleskopu Gaia, a on nigdy nie zapomni nas.

Źródło: inf. własna, ESA, ESOC