ユークリッドの隠れた星を求めて: 試運転で調べる

ユークリッドの隠れた星を求めて: 試運転で調べる
2023/09/26
ESA / 科学 & 探査 / 宇宙科学 / ユークリッド
簡単に言うと
宇宙はその秘密を簡単には明かしません。 暗黒エネルギーと暗黒物質にはその名前が付いているのには理由があります。それらは宇宙の 95% を構成するとされていますが、光を放出、吸収、反射しないため、まだ発見されていません。 これが、私たちがユークリッドを宇宙探偵と呼ぶ理由です。 その目標は、私たちの宇宙の秘密の構造と構成を理解することに他なりません。 Euclid のエンジニアと科学者も現在、シャーロック ホームズの帽子、コート、パイプを着用して、Euclid の試運転中に発生した 3つの問題に取り組んでいます。

詳細
Euclid の精密な誘導センサーが断続的に星を追跡しなくなることから、宇宙の観察を妨げる迷光や、機器の画像に現れる X線に至るまで、提起された問題は Euclid の使命を脅かすものではありませんが、Euclid の仕事の遂行方法に影響を与える可能性があります。

何ヶ月もの夜更かしと、ESAのミッション管制のエンジニアリングチーム、ミッション科学者、産業界の決意を経て、観測スケジュールやデータ処理を微調整し、ユークリッドが示す方向を変更することで、探偵にとっては良い結果が得られたようだ。

すべて順調だった、それまでは…
Euclid のコミッショニング (ミッションの機器とサブシステムが展開、電源投入、テスト、校正される打ち上げ後の期間) は順調に始まりました。 ESA の管制チームは、数週間にわたる集中的な操縦、テスト、校正の間、12時間交代で 1日 24時間働きました。 ミッションをラグランジュ点 2 に向けて飛行させたとき、望遠鏡のミラーは除氷され、NISP と VIS の機器が目覚めて「最初の光」を確認し、望遠鏡のミラーの焦点が合わせられました。 Euclid の最初のテスト画像は魅惑的でした。

Euclid の初期試運転テスト画像は、科学的目標を達成することを示し、さらに多くのことが可能であることを示唆しています
Euclid の初期試運転テスト画像は、科学的目標を達成することを示し、さらに多くのことが可能であることを示唆しています
しかし、宇宙ミッションの全期間を通じてすべてが完璧に進むことは、たとえあったとしても稀です。 結局のところ、テストは地球上でしか実行できません。宇宙は別の世界です。 宇宙船を運用するには、工学チームと科学チームが常に問題の発生を検出して迅速に解決する必要があり、ミッションが失敗する可能性は多数あります。 だからこそ、発売前に何ヶ月もかけて困難なシミュレーションが行われ、何が起こるか全く分かりません。

これは私たちが日常生活に推奨する見通しではありませんが、宇宙船の運用ではマイナス面に焦点を当てるのが性質です。 今のところ、Euclid の予想を上回る光学品質と「L2」へのシームレスな移動には別れを告げ、何が正しくないのかを調査する時間です。

失われたガイド星が見つかる可能性が高い

ユークリッドの目
Euclid はこれまでに打ち上げられたミッションの中で最も正確なミッションの 1 つであり、100 億年前を振り返る宇宙の鮮明な画像と深いスペクトルを提供します。 全天の3分の1を大規模に調査することになります。 6年間のミッション期間中、望遠鏡は 75分ごとに、極めて高い精度と安定性で空の新しい領域を指す必要があります。

これを行うために、宇宙船にはファイン ガイダンス センサー (FGS) が搭載されています。 これはヨーロッパでまったく新しい開発で、ESAのガイア計画によって発見された星を見つけてロックする光学センサーで作られており、それらをガイドとして使用して、望遠鏡が空のどこを指す必要があるかを正確に決定します。 この情報は、ユークリッドの向きと軌道運動を制御する「姿勢および軌道制御システム」に供給されます。

ほとんどのシステムは良好に動作していますが、ファイン ガイダンス センサーが暗い星を捕捉できないという断続的なケースが発生しています。 軌道上では、Euclid は実際の宇宙条件下で真の空を検出しますが、これは打ち上げ前にシミュレートするのが非常に困難です。 さらに、太陽や銀河からの宇宙線が観測を汚染するため、FGS の仕事は大きな課題となっています。


ガイアの空の色
この問題を調査するために Euclid の試運転段階が延長され、非常に重要な「パフォーマンス検証」が遅れました。 それ以来、チームはソフトウェアの修正に取り組んでおり、現在は宇宙船にアップロードされ、徹底的なテストが行われています。

「ユークリッドの優れた指針の問題は、私たち全員が懸念してきたことです。 ESAの技術中枢（ESTEC）、ミッションコントロール（ESOC）、天文学センター（ESAC）、そして産業界のチームは、何ヶ月もの間昼夜を問わず精力的に働いており、問題を解決しようとする彼らの決意には感謝してもしきれません。」 Euclid 運用ディレクターの Andreas Rudolph は次のように述べています。

Euclid はこれまでに打ち上げられたミッションの中で最も正確なミッションの 1 つであり、100 億年前を振り返る宇宙の鮮明な画像と深いスペクトルを提供します。
Euclid はこれまでに打ち上げられたミッションの中で最も正確なミッションの 1つであり、100億年前を振り返る宇宙の鮮明な画像と深いスペクトルを提供します。
「私はレリです初期テストは順調に進んでいると言えるでしょう。 私たちはすべてのテストでさらに多くの星を発見しており、祝うには時期尚早でさらなる観察が必要ですが、兆候は非常に励みになります。」

更新されたソフトウェアはすでに宇宙船シミュレータとミッション管制の「テストベンチ」（ユークリッドのレプリカ）で見事に合格し、その後軌道上で完璧に動作し、次にESAのESAC天文学センターにある科学オペレーションセンターの管理下でテストされる予定だ。 スペイン。

Euclid プロジェクト マネージャーの Giuseppe Racca 氏は、「明らかに、ここで真の真実性が試されることになります。科学画像だけが、Euclid のポインティングが適切に機能しているという絶対的な確信を提供してくれるからです。」と警告します。

「しかし、これまでのあらゆる証拠により、私たちは非常に楽観的になりました。 私たちは引き続き厳重に注意を払い続けますが、パフォーマンス検証フェーズの再開は日に日に近づいています。」

闇の探偵は望ましくない「迷光」を認識する

Euclid の VIS 機器で画像のごく一部で迷光が検出されました。 角度を変えると迷光が減り、視界が暗くなります
Euclid の VIS 機器で画像のごく一部で迷光が検出されました。 角度を変えると迷光が減り、視界が暗くなります
ユークリッドのかすかなガイド星が見つかっているように見えますが、その次の（より小さな）問題は私たちに最も近い星から来ます。

ユークリッドは、地球の「後ろ」のユニークな軌道のラグランジュ点 2 に位置しています。 ここで、ユークリッドは太陽に「背」を向けているため、望遠鏡のすべての敏感な部分は専用の日よけによって太陽光から保護されています。 しかし、スラスターブラケットはサンシールドの影の外側にあり、直射日光を受けることが知られていました。

少量の太陽光がブラケットから反射して、多くの断熱層で保護されている可視 (VIS) 機器に向かって反射しているようです。 しかし、VIS 機器の感度が非常に高いため、現在の理論では、VIS を特定の角度で回転させたときのテスト観察で迷光が検出され、十分な光が依然としてこの断熱材を通過していると考えられています。

How Euclid scans the sky
ユークリッドは、「ステップ・アンド・凝視」法を使用して夜空をスキャンし、約 0.5度 (満月の2倍の大きさ) の領域で個別の測定を組み合わせて、可視および近赤外線でこれまでに実施された最大の宇宙論的調査を形成します。
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VIS の観測の大部分では重大な迷光干渉は見られませんでしたが、特定の角度では観測の約 10% が影響を受けました。 科学、工学、産業チームは、どの角度がこの不要な光を多量に取り込むかを解読するのに数週間を費やし、空の各ポインティングの方向を制限するためにユークリッドの測量を再設計および最適化しました。

これは、必要な正確な画像を撮影する Euclid の能力には影響しませんが、調査の効率に影響を与える可能性があります。これについてはまだ調査中です。

太陽に対して

ユークリッドの解剖学
Euclid が直面する太陽問題は太陽光だけではありません。 これがアガサ・クリスティの小説だったら、私たちは太陽が宇宙探偵から何を隠そうとしているのか疑問に思うでしょう。 太陽フレアは、X 線を含むスペクトル全体の光で構成される、太陽の表面からの電磁放射の突然の噴出です。

ユークリッドの検出器は、損傷を与える可能性のある低エネルギー陽子から保護されています。 しかし、特定の角度では、太陽フレア中に太陽から放出される X 線が検出器に到達し、その瞬間に撮影された画像の一部が損なわれることがあるようです。

太陽が現在の太陽周期の最も活動的な時期に近づいているため、太陽活動は現在活発であり、2024年から2025年にピークに達すると予想されています。

現在の分析では、この問題が放置された場合、太陽活動にもよりますが、Euclid はデータの約 3% を失う可能性があると予測しています。 しかし、問題が発見された今、チームは影響を受けたピクセルを特定し、後の分析でそれらを割り引くことができ、最終的にユークリッドの宇宙論的調査のギャップを補うために観測を繰り返す計画に取り組んでいます。

将来の科学成果に対する楽観的な見方

ユークリッドアーティストの印象
上記の問題を文脈の中で理解することが重要です。 この試運転期間は、チームが大小を問わずミッションに影響を与える可能性のある問題を明らかにすることに重点を置く時期です。

Euclid は、私たちの宇宙の注目に値する画像を撮影し、暗黒エネルギーと暗黒物質が私たちの目に見える世界の部分にどのような影響を与えるかを解明するのに役立ちます。 Euclid の優れた指針は、ミッションにそれ以上の影響を与えることなく解決に近づいているようです。 太陽の迷光はユークリッドの測量を賢く再プログラムすることで軽減でき、X線の問題の影響はわずかですが、研究チームは繰り返しの観測とデータ処理を通じてこれを最小限に抑えるために懸命に取り組んでいます。

ユークリッドの最初の画像に近づき、それを明らかにする探求が始まるので、最新情報を楽しみにしていてください。暗黒物質と暗黒エネルギーの性質。