جايا (مسبار فضائي)

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث
جايا
Artist's impression of the Gaia spacecraft
Artist's impression of the Gaia spacecraft
طبيعة المهمة رصد فلكي من الفضاء
المشغل ESA
الموقع الإلكتروني sci.esa.int/gaia/
مدة المهمة 5+1 years (planned)
خصائص المركبات الفضائية
المصنع EADS Astrium
e2v Technologies
وزن الإطلاق 2,029 كغم (4,470 باوند)
الوزن الجاف 1,392 كغم (3,070 باوند)
الأبعاد 4.6 ‮×‬ 2.3 ‮م‬ (15 ‮×‬ 7.5 ‮قدم‬)
الطاقة 1910 watt
بداية المهمة
تاريخ الإطلاق 19 December 2013[1][2]
الصاروخ Soyuz ST-B/Fregat-MT
موقع الإطلاق Kourou ELS
المقاول Arianespace
Starsem
المتغيرات المدارية
Reference system Sun–Earth L2
النظام Lissajous orbit
Periapsis 90,000 كم (56,000 ميل)
Apoapsis 340,000 كم (210,000 ميل)
الفترة 180 days
Epoch planned
Transponders
Band S Band (TT&C support)
X Band (data acquisition)
Instruments
ASTRO: Astrometric instrument
BP/RP: Photometric instrument
RVS: Radial Velocity Spectrometer



Horizon 2000+

جايا هو مرصد فضائي أطلقته وكالة الفضاء الأوروبية (إيسا) .[2] وتهدف البعثة إلى تجميع قائمة 3D من ما يقرب من 1 مليار من الأجرام السماوية . [3][4] (ما يقرب من 1٪ من تعداد نجوم درب التبانة )[5] أكثر لمعانا من 20 G ، حيث G هو القدر الظاهري للمعان جرم سماوي ، وذلك في نطاق رصد جايا لـ الأشعة الكهرومغناطيسية (أشعة ضوئية طول موجتها بين 400 و 1000 نانومتر).[6]

أطلقت جايا خلفا لبعثة هيباركوس (قمر صناعي للقياسات الفلكية) ، وهو جزء من البرنامج العلمي الطويل الأجل لوكالة الفضاء الأوروبية "أفق 2000 " . ستقوم جايا برصد الأهداف الرئيسية في هذا المسح الفلكي نحو 70 مرة على مدى فترة 5 سنوات.

جايا سوف ينشىء خريطة ثلاثية الأبعاد دقيقة للغاية من النجوم التى تحتويها مجرة درب التبانة وخارجها، ورسم خريطة الاقتراحات الخاصة بهم وترصد حركتها لاحقا وتفك شفرة أصله وتطوره اللاحق فى مجرة درب التبانة. فإن القياسات الطيفية توفر الخصائص الفيزيائية المفصلة لكل نجم، تتم مراقبته بما فيها مدى اللمعان، درجة الحرارة الفعالة، الجاذبية و عناصر مكوناتها. وهذا التعداد النجمي الهائل يوفر بيانات الرصد الأساسية لمعالجة مجموعة واسعة من المشاكل الهامة المتعلقة بنشأة المجرة ، وهيكلها ، والتاريخ التطوري لها. أعداد كبيرة من الكوازارات و نجوم المجرة، و الكواكب خارج المجموعة الشمسية، و سيتم قياس المجموعة الشمسية في نفس الوقت.

كان مقررا أن يقوم "أريان سبيس" بإطلاق جايا لوكالة الفضاء الأوروبية إيسا في نوفمبر / ديسمبر 2013,[1] ولكن في أكتوبر 2013 حدثت بعض المشاكل التقنية ، مما أدى إلى تأجيل الإطلاق إلى نافذة اطلاق أخرى ، وتقرر اختيار يوم في ديسمبر 2013/ أو يناير 2014.[7] وقد تم اطلاق جايا على قمة صاروخ حامل من نوع سويوز من غويانا الفرنسية بأمريكا الجنوبية يوم 19 ديسمبر 2013.[8] سيتم توصيله إلى مدار وسطي بين الأرض و الشمس في نقطة لاغرانج 2 ( L2 ) ، يكون فيها مزاملا للأرض في دورانها حول الشمس وفي نفس الوقت يقع خلفها بعيدا عن الشمس (في طل الأرض) ، فلا تشوشر أشعة الشمس على قياساته .

التاريخ[عدل]

التلسكوب الفضائي جايا له ما سبقه وهو مرصد هيباركوس الفضائي الذي أرسلته وتتابعه الوكالة الأوروبي لأبحاث الفضاء إيسا (1989-1993). مهمتها في أكتوبر 1993 والتي اقترحها لينارت لندجرين من جامعة لوند، بالسويد و مايكل بريمان من وكالة الفضاء الأوروبية إيسا ، وكانت استجابة لدعوة تقديم مقترحات على المدى الطويل للبرامج العلمية لوكالة الفضاء الأوروبية. وقد اعتمدت اللجنة برنامج العلوم ESA باعتبارها حجر الزاوية للمهمة رقم 6 في 13 تشرين الأول 2000 ، والمرحلة B2 من المشروع الذي أذن في 9 فبراير 2006، مع شركة استريوم لتحمل مسؤولية تجهيز جايا وأجهزتها.

اسم 'GAIA' هو في الأصل اختصار ل Global Astrometric Interferometer for Astrophysics ، وهذا يعني "مقياس التداخل الشمولي في فيزياء الكون " . وهو اسم يتلف بعض الشيء عن المشروع الحديث الذي يخلف مهمة هيباركوس . فقد اصبح الهدف هو قياس المجرة في 3 أبعاد وتحديد دقيق لمواقع النجوم فيها وتوزيعها ، بحيث تأتي بمتائج أدق عما سجله مسبار هيباركوس.[9]

التكلفة الإجمالية للبعثة نحو 650 مليون يورو ، بما في ذلك التصنيع والإطلاق والمتابعة العملية والعلمية.

الأهداف[عدل]

بعثة الفضاء جايا تعمل على تحقيق الأهداف التالية:

  • تحديد اللمعان الذاتي للنجم الذى يتطلب معرفة دقيقة للمسافة بيننا وبين النجم . فالرصد من مراصد المراقبة الأرضية لا تسطيع القياس بدقة كبيرة بسبب الغلاف الجوي وما يمتصه من ترددات من طيف الأشعة الضوئية ، وكذلك في الحدود التي تكفلها دقة قياس الأجهزة.
  • مشاهدة أضعف الأجرام لمعانا وتقديم تفسير أشمل عن لمعان النجوم. سيقوم جايا بقياس أكثر دقة للأجرام السماوية بغرض الحصول على بيانات كافية لزيادة دقة البحث العلمي ، وفهم الكون.
  • هناك حاجة لدراسة عدد كبير من الأجرام لدراسة أكثر دقة عن مراحل تطور النجوم . رصد عدد كبير من الأجرام في مجرتنا ، وهذا مهم جدا من أجل فهم "ديناميات" مجرتنا ، أي دراسة القوى المحركة لها . فإننا نعرف مثلا أن المجرة تدور حول نفسها دورة كل نحو 250 مليون سنة ، وتحتوي على نحو 100 مليار من النجوم . نلاحظ أن مليارا من النجوم والذي ستقوم جايا برصده انما يشكل نحو من 1٪ فقط من محتوى مجرة درب التبانة من النجوم.
  • قياس الخصائص الفلكية و الحركية للنجوم وهذا ضروري من أجل فهم مختلف التجمعات النجمية ، فمنها تجمعات كروية و وتجمعات نجمية مفتوحة ، وسيستظيع تلسكوب الفضاء جايا قياس البعيد منها أيضا بدقة لم تسبق من قبل .

من أجل تحقيق أهداف أطروحة الإنجاز، من المتوقع أن جايا سوف تنجز التالى:

  • تحديد الموقع، وبعد المسافة، الحركة الخاصة الدورية لـ 1 بليون نجم مع دقة حوالي 20 ميكرو ثانية قوسية/الثانية μas عند قدر ظاهري 15 ، وبدقة 200 ميكروثانية قوسية في الثانية لنجوم ذات سطوع قدره الظاهري 20 .
  • تعيين مواقع النجوم ذات سطوع بقدر ظاهري 10 بدقة 7/1.000.000 من الثانية قوسية/الثانية (7 مايكروثانية قوسية/الثانية) (وهذا يعادل قياس قطر شعرة من بعد 1000 كم )، وبدقة تبلغ 12 - 25 مايكروثانية قوسية/ثانية لنجوم ذات سطوع بقدر ظاهري V = 15 ، ودقة بين 100 - 300 ميكروثانية قوسية/الثانية لنجوم سطوعها الظاهري 20 ، وهذا يتوقف على لون النجم.
  • سيتم قياس حوالي 20 مليون نجم مع دقة مسافة 1٪ وسيتم قياس حوالي 200 مليون مع دقة لأفضل من 10٪. وسوف تتحقق مسافات دقيقة إلى 10٪ في اماكن بعيدة مثل مركز المجرة، أى من بعد 000 30 سنة ضوئية.[10]
  • قياس سرعة عرضية من 40 مليون النجوم لدقة أفضل من 0.5 كم / ثانية
  • اشتقاق الوسيط في الغلاف الجوي للنجوم (درجة الحرارة الفعالة والجاذبية السطحية)، وكذلك metallicities منها الوفرة الكيميائية للأهداف أكثر إشراقا من V = 17.[11]
  • قياس مدارات وتوجهات ألف كوكب خارج المجموعة الشمسية بدقة وقياس الكتلة الفعلية بإستخدامطرق الكشف الخاصة بالقياسات الفلكية الكوكب.[12][13]
  • الكشف عن الانحناء من النجوم من قبل أحد مجال الجاذبية، كما تنبأ به ألبرت أينشتاين نظرية النسبية العامة، وبالتالي مراقبة مباشرة بنية الزمكان. [9]
  • إكتشاف الكويكبات المحتملة Apohele مع مدارات تقع بين الأرض والشمس، وهي منطقة يصعب على التلسكوبات الأرضية مراقبتها أساسا لأن هذه المنطقة تصبخ مرئية فقط في السماء التي تقع على أو بالقرب من ساعات النهار.[14]
  • كشف ما يصل إلى 500،000 كوازار

المركبة الفضائية[عدل]

سيتم إطلاق جايا على الصاروخ سويوز ST-B مدعوما بالمرحلة العليا فريجات-MT إلى نقطة الشمس والأرض لاغرانج L2 وتقع ما يقرب من 1.5 مليون كيلومتر من الأرض . والنقطة L2 حيث توفر المركبة الفضائية مع البيئة الحرارية مستقرة جدا.

سيكون هناك وصف المدار Lissajous الذى سوف يتجنب حالات الكسوف من الشمس من قبل الأرض، والتي من شأنها أن تحد من كمية الطاقة الشمسية الفضائية يمكن استردادها من خلال الألواح الشمسية وبالتالي زعزعة التوازن الحراري. بعد الإطلاق، ونشرت 10 M ظل شمسى. ظلة تواجه دائما الشمس، محققة التبريد لجميع مكونات التلسكوب والمحرك جايا باستخدام الألواح الشمسية على ظل شمسى

الأجهزة العلمية[عدل]

حمولة غايا يتكون من ثلاثة أجهزة رئيسية هي:

  1. معدات القياسات الفلكية (ASTRO) تقوم بتعيين بدقة مواقع النجوم من القدر الظاهري 7و5 حتي 20 عن طريق قياس مواضعهم الزاوية . ومن خلال تجميع قياسات كل نجم عبر فترة زمنية 5 سنوات ، فيكون من الممكن تعيين تزيح النجم، وبالتالي تعيين المسافة بينه وبيننا . وكذلك تعيين حركته الزاوية - وهي حركة النجم التي نراها على صفحة السماء .
  2. المعدات الضوئية(BP / RP) تسمح بتسجيل أطياف النجوم في نطاق طول الموجة "الضوئية" بين 320-1000 نانومتر وذلك للقدر الظاهري من السطوع بين 5،7 إلى 20 [بحاجة لمصدر]. يتم استخدام المقياس الضوئي الأزرق والأحمر (BP / RP) لتعيين الخواص النجمية: مثل درجة الحرارة و الكتلة و العمر و التركيب الكيميائي.[9] يتم قياس الضوء متعدد الألوان بواسطة اثنين من منشورات السيليكا تقوم بتحليل الضوء الساقط ثم يتم تسجيلها . الفوتومتر الأزرق (BP) يعمل في نطاق الطول الموجي 330- 680 نانومتر ، والفوتومتر الأحمر (RP) يغطي النطاق الموجي 640 - 1050 (تعادل 6.400 أنجستروم - 10.500 أنجستروم).[15]
  3. مطياف السرعة الشعاعية (RVS) : وهو يستخدم لتعيين سرعة الأجسام السماوية على طول خط البصر من خلال الحصول على أطياف عالية الدقة الطيفية في النطاق الطيفي 847-874 نانومتر (خطوط طيف أيون الكالسيوم ) لأجرام يصل قدرها الظاهري 17 . وسيتم قياس السرعات الشعاعية بدقة تصل إلى 1 كيلومتر في الثانية (لنجوم ذات قدر طاهري V = 11.5) و 30 كم/الثانية للقدر الظاهري V = 17.5 . وتعتبر قياسات السرعات الشعاعية مهمة لتصحيح التسارع المنظور الذي هو نتيجة للحركة على امتداد اتجاه الرؤية . "[15] و جهاز RVS يكشف سرعة النجم على طول اتجاه الرؤية من "جايا" عن طريق قياس انزياح دوبلر لخطوط طيف الامتصاص في المطياف عالي الدقة .

من أجل الحفاظ على التأشير الدقيق للتركيز على نجوم على بعد سنوات ضوئية عديدة فلا توجد أجزاء في "جايا" متحركة. فإن الأجهزة داخل جايا مثبتة على مناضد جامدة من السيليكون الكربونى، والتي توفر بنية مستقرة ا، لا تتمدد أو تنكمش بسبب الحرارة. لهذا يتم التوجيه وتركيز الرصد بالاستعانة بنفاثات غاز بارد ، تنفث الغاز بقدر 1.5 ميكروغرام من النيتروجين/الثانية.

رابط الاتصال مع القمر الصناعي "جايا" حوالي 3 ميغابت / ثانية في المتوسط، في حين أن المحتوى الكلي اللابؤري يمثل العديد من جيجابت / ثانية. بناء على ذلك ستسجل بضع عشرات من بكسل حول كل جرم سماوي يقاس .

مبادئ القياس[عدل]

على الرغم من اسمها، غايا لا استخدم في الواقع التداخل لتحديد مواقع النجوم. في وقت التصميم الأصلي، ويبدو التداخل أفضل وسيلة لتحقيق الإنجاز المستهدف .

مستوى المعلومات على جهاز العرض، واختبارها كشاشة، وكم بكسل يتم رسمها على الشاشة ولكن في وقت لاحق في التصميم على تلسكوب التصوير. على نحو مماثل لسابقتها هيباركوس، غايا يتكون من اثنين من التلسكوبات توفير اتجاهين مراقبة مع الثابت ، زاوية بينية واسعة . المركبة الفضائية تدور باستمرار حول محور عمودي على خطوط اثنين من التلسكوبات "عن الأنظار. محور تدور بدوره له سبق طفيف عبر السماء، مع الحفاظ على نفس الزاوية إلى أحد بواسطة صفها بدقة قياس الأوضاع النسبية للكائنات من مراقبة كل الاتجاهات، ويتم الحصول على نظام صارم من المرجعية.

خصائص التلسكوب الرئيسية هما:

  • 01:45 × 0.5 م المرآة الأولية لكل تلسكوب
  • 1.0 × 0.5 م البؤري مجموعة من المتوقع الضوء من كل من التلسكوبات. هذا بدوره يتكون من 106 [أجهزة المتقارنة بواسطة الشحنات CCD [| أجهزة المتقارنة بواسطة الشحنات CCD]] من 4500 س 1966 لكل بكسل .

وسيراعى في كل الكائنات السماوية في المتوسط حوالي 70 مرة خلال المهمة، والتي من المتوقع ان تستمر 5 سنوات. وهذه القياسات تساعد فى قياس البيانات من النجوم: 2 المقابلة لموقف الزاوية لنجم معين في السماء، (2) لمشتق من موقف النجم على مر الزمن (الحركة) وأخيرا، parallax من أي مكان يمكن حساب مسافة النجم. ويتم قياس السرعة الشعاعية للنجوم الأكثر إشراقا من قبل المطياف ومراقبة تأثير دوبلر.

المراجع[عدل]

  1. ^ أ ب "Worldwide launch schedule". Spaceflight Now. 23 October 2013. 
  2. ^ أ ب "ESA Gaia home". ESA. اطلع عليه بتاريخ 23 October 2013. 
  3. ^ BBC Science and Environment: A billion pixels for a billion stars, 10 October 2011
  4. ^ Science Knowledge: We have already installed the eye من 'جايا' مع مليار بكسل لدراسة مجرة درب التبانة. 14 يوليو 2011
  5. ^ ESA Gaia spacecraft summary, 20 May 2011
  6. ^ http://www.rssd.esa.int/index.php?project=GAIA&page=Science_Performance
  7. ^ "Gaia launch postponement update". ESA. 23 October 2013. اطلع عليه بتاريخ 24 October 2013. 
  8. ^ arianespace.com Arianespace to launch Gaia; European Space Agency mission will observe a billion stars in our galaxy. 2009
  9. ^ أ ب ت "ESA Gaia overview". 
  10. ^ ESA Bulletin 103: GAIA – Unraveling the Origin and Evolution of Our Galaxy, M.A.C. Perryman, O. Pace, August 2000
  11. ^ doi:10.1051/0004-6361/201117372
    This citation will be automatically completed in the next few minutes. You can jump the queue or expand by hand
  12. ^ doi:10.1051/0004-6361:20078997
    This citation will be automatically completed in the next few minutes. You can jump the queue or expand by hand
  13. ^ "GAIA - Exoplanets". European Space Agency. 27 June 2013. اطلع عليه بتاريخ 2013-09-29. 
  14. ^ Mapping the galaxy, and watching our backyard (ESA, July 2004).
  15. ^ أ ب Jordan، S. (2008). "The Gaia Project – technique, performance and status". Astronomische Nachrichten 329 (9–10): 875. arXiv:0811.2345v1. doi:10.1002/asna.200811065.