работа (стр. 2 из 2)
4. Отбор данных для наблюдений из имеющихся в данный момент на решётке.
5. Сбор данных с диссектора и системы картирования и передача их на станцию приёма (Michelstadt, ФРГ).
6. Проведение температурного контроля составляющих оптической системі и компонентов ИСЗ.
HIPPARCOS и результаты наземных наблюдений
Охота на невидимку
За четыре года наблюдений спутник "HIPPARCOS" смог обнаружить криволинейное перемещение множества звезд по небу.
Рис. 1 Криволинейное движение звезды по небесной сфере, вызванное невидимым массивным небесным телом.
Для многих из них период обращения видимой звезды вокруг невидимого центра звездной системы составляет десятки лет, и чтобы увидеть полноценную замкнутую орбиту звезды в пространстве, необходимо наблюдать звезду в течение длительного времени. Только тогда можно определить важные характеристики звездной системы с невидимым объектом: общее число звезд, планет и других тел в звездной системе, расстояние между ними, их массу, период обращения и другие элементы орбиты каждого тела звездной системы. Для исследования всякой звезды с невидимым спутником надо ждать десятилетия, пока звезда не замкнет орбиту.
Звезды с невидимыми спутниками можно изучать сегодня по старым наблюдениям положений звезд на небе, выполненным с Земли. Хотя точность наземных наблюдений намного хуже, чем результатов спутника "HIPPARCOS" (примерно в 100 раз!), но наземные наблюдения выполняются на разных телескопах уже более 100 лет. Над объединением точных наблюдений спутника "HIPPARCOS" и длительных наземных наблюдений сейчас работают несколько групп ученых в институтах и обсерваториях разных стран.
Точность + Длительность
Положение одной и той же звезды на небе определялось разными наземными телескопами в разные годы. Каждый телескоп несовершенен и находит положение звезды с какой-то ошибкой. Даже если проводить наблюдения звезды с помощью одного и того же телескопа много лет, остаются неясным, "петляет" ли звезда на небе, или очень медленно покачивается сам телескоп. Был предложен способ исправления наземных измерений используя космические измерения спутника "HIPPARCOS".
Допустим, координата звезды в каком-то каталоге, составленном по данным наземного телескопа, отличается от координаты той же звезды в Каталоге "HIP", полученном спутником "HIPPARCOS". Ошибочны ли наземные измерения, или звезда изменила свое положение на небе? Нам пришлось разделить все звезды на две группы:
- подавляющее большинство звезд, даже если они и имеют какие-то невидимые спутники, никак этого не проявляют. На современном этапе развития астрономии мы можем считать такие звезды одиночными;
- меньшинство звезд - известные или подозреваемые двойные и кратные звездные системы. Сам спутник "HIPPARCOS", например, открыл (но не исследовал) тысячи таких систем.
Одиночные звезды перемещаются на небе по прямым известным нам образом, поэтому если координата одиночной звезды на небе, определенная наземным телескопом, отличается от координаты, измеренной спутником "HIPPARCOS", то сразу заметна ошибка наземного телескопа, которую можно вычислить. Таким образом мы можем узнать и исправить неточности наземных измерений. Предполагая, что наземный телескоп одинаково ошибается при измерениях для одиночной и двойной звезд на одну и ту же величину, мы корректируем измерения и для двойных звезд. Теперь оставшиеся изменения в положении звезды, по данным разных каталогов, отражают ее реальное перемещение по небу. Так мы можем сравнивать и анализировать измерения положений звезд с невидимыми спутниками, выполненные на разных телескопах в разные годы. В качестве примера на рисунке показаны результаты наблюдений положения звезды
в созвездии Цефея (у нее есть имя - Алрай и номер 116727 из Каталога "HIP"). Эта звезда весьма интересна: старая красная звезда с массой, как у Солнца, довольно близка к нам и, возможно, имеет планетную систему. Невидимый спутник этой звезды, вызывающий ее орбитальное движение, должен быть весьма массивным. Скорее всего это белый карлик. По нашим данным можно достаточно уверенно указать, где именно на небе стоит искать его в ближайшие годы. 
Рис. 2. Изменение со временем координат звезды
Цефея: точками отмечены результаты наземных астрометрических наблюдений в разные годы. Толстой кривой около 1990 г. отмечен результат спутника "HIPPARCOS", по всем результатам проведена тонкая кривая - часть видимой орбиты звезды вокруг невидимого центра звездной системы, примерное положение которого показано звездочкой. Отмеченные годы отражают положение звезды на орбите. Координаты даны в угловых секундах. Наблюдения в течение 70 лет не покрывают всю орбиту (тонкая кривая незамкнута), полный период обращения - более 100 лет. [4]Подобные результаты получены для нескольких десятков ярких звезд. Для каждой из них определены период обращения и другие характеристики членов звездной системы, включая предполагаемое положение массивного невидимого тела. Без этих данных обнаружение невидимых спутников звезд с помощью больших телескопов практически невозможно. Планируется исследовать все 2910 звезд с массивными невидимыми спутниками из Каталога "HIP" и составить первый в мире список этих объектов, который позволит искать невидимые массивные спутники звезд с помощью крупнейших телескопов на Земле и в космосе.
Проект GAIA
GAIA (Global Astrometric Interferometer for Astrophysics – Глобальный астрометрический интерферометр для астрофизики) – астрометрическая обсерватория нового поколения планируемая к запуску в 2010 г. Исследовав около миллиарда звезд, планируется составить новую трехмерную карту нашей Галактики с беспрецедентной точностью. В течение 5 лет каждая изучаемая звезда будет наблюдаться около 100 раз. Планируется точное определение параллаксов звёзд, их собственной движение, изменения яркости, а также данные об их температуре, гравитации и химическом составе.
Ожидается, что GAIA обнаружит сотни тысяч новых астрономических объектов, таких как внесолнечные планеты и «недозвезды» – коричневые карлики. В пределах Солнечной системы КА должен опознать десятки тысяч астероидов. За это время будет также открыто около 50000 сверхновых, и не исключено, что могут быть найдены новые занептунные объекты. Благодаря полученной информации, станут более понятны происхождение, структура и эволюция нашей Галактики. Расчетная «производительность» GAIA впечатляет: ежедневно, по средним оценкам, будет открываться около 100 астероидов в Солнечной системе, 30 новых звезд с планетными системами (всего – от 10 до 50 тыс новых планет), 50 новых звезд, взрывающихся в других галактиках, и 300 новых далеких квазаров. Кроме того, будут выполнены тесты по проверке теории относительности.
С течением времени первоначальный проект GAIA, помимо интерферометрии, был дополнен новыми задачами. Название аппарата осталось прежнее, хотя оно не в полной мере отражает используемые методы изучения.
Научный комплекс GAIA
Полезная нагрузка КА GAIA состоит из трех телескопов. Два идентичных трехзеркальных телескопа с апертурой 1400х500 мм2 (названные Astro-1 и Astro-2) будут работать в интересах астрометрии, а третий с апертурой 500х500 мм2 (Spectro) – в интересах спектрометрии.
Наблюдения будут одновременно проходить в двух направлениях под углом 106° друг к другу. При этом будет просматриваться один и тот же большой круг на небесной сфере. Вся небесная сфера будет систематически сканироваться таким образом, что наблюдения за несколько лет позволят полностью разделить астрометрические параметры, описывающие движения звезд, и расстояния до них.
Зеркала телескопов GAIA будут способны собирать в 30 раз больше света в сравнении с Hipparcos, а большее количество получаемого света подразумевает более чувствительные и точные измерения. Вообще, GAIA будет определять положение и перемещение звезд с 200-кратным превосходством в точности. ПЗС-матрицы будут работать в таком режиме, что изображения многих астрономических объектов будут получаться одновременно, тогда как фотокатоды, использовавшиеся на Hipparcos’е, позволяли получать информацию только с одного объекта за раз.
За пять лет работы GAIA в космосе на Землю будет передано такое количество данных, что даже после программного «сжатия» для их хранения потребуется около 21000 Гбайт пространства носителей информации. Возникает проблема разработки нового ПО, которое будет гарантировать надежную ретрансляцию данных на Землю и их хранение.
В состав целевой полезной нагрузки также включается «оптико-механическо-тепловая» сборка, в которую входят:
- общая конструкция, являющаяся опорой для всех зеркал и аппаратуры фокальной плоскости;
- развертываемое солнцезащитное устройство (чтобы избежать прямого освещения Солнцем и вращающихся теней на ПН);
- механизмы для обеспечения сверхустойчивой внутренней температурной среды;
- механизмы юстировки для обеспечения микронной точности относительного положения элементов;
- непрерывный мониторинг «базисного» угла.
Нужно отметить высочайшую точность наблюдений GAIA. Для сравнения можно сказать, что если бы аппаратура GAIA находилась, скажем, на Луне, то оттуда можно было бы увидеть очертания людей на Земле; с ее помощью можно разглядеть человеческий волос с расстояния 1000 км. Измерения будут охватывать расстояния до 30000 световых лет.
Запуск GAIA планируется в июне 2010 г. ракетоносителем семейства «Союз-Фрегат», после чего будет выведена в точку либрации L2 (1.5 млн. км от Земли в направлении от Солнца) с целью защиты ее приборов от «солнечного ветра». Обязанности центра управления возложены на Европейский центр космических операций (ESOC) в Дармштадте (Германия).
Список литературы:
1. Астрономия и История Науки. Санкт-Петербург, 1999. – 288 с.
2. Итоги науки и техники. Серия: Астрономия. Том 30. Новые методы создания координатных систем. Москва, 1987. – 162.
3. http://www.astrolab.ru/ (Об Астрономии>Астрометрия (Часть 1,2)).
4. http://www.nature.ru/ (Наука>Астрономия>Астрофизика>Популярные статьи>Тени звёзд. Г.А.Гончаров).
5. http://www.astronet.ru/ (Статьи>Успехи астрометрии. В.В. Витязев. 1999).