 |
Астронет: А. В. Миронов/Коуровка Будущие космические эксперименты и перспективы развития звездной астрономии http://www.variable-stars.ru/db/msg/1202460/node5.html |
4. Можно ли достичь желаемой точности?
Понятно, что определение координат и параллаксов с микросекундной точностью - это беспрецедентная по сложности задача. Однако теоретически она разрешима.
Предельная точность, с которой может быть определено направление
на точечный источник света определяется корпускулярно-волновой
природой электромагнитного излучения. Пусть идеальный телескоп,
имеющий диаметр входного зрачка 
, строит дифракционное
изображение в фокальной плоскости, а идеальный приемник
регистрирует точное положение каждого приходящего фотона в
дифракционной картине. Для монохроматического излучения с длиной
волны 
главный максимум дифракционной картины имеет
радиус порядка 
радиан. Если 
- полное число
фотонов, зарегистрированных в изображении источника, то
теоретически достижимая угловая точность будет порядка
радиан. Если принять, что 
м, а
м, то величина
угловой секунды. Чтобы достичь
астрометрической точности порядка
, необходимо, чтобы
положение дифракционной картины было определено с точностью в
1/5000 от характерного размера ее главного максимума. Отсюда
следуют два очевидных вывода. Во-первых, необходимо накопить около
25 млн фотонов, чтобы подавить статистический шум, а во-вторых,
необходим самый тщательный учет многочисленных погрешностей
измерений. =-1
Авторы проекта Gaia считают, что оба требования выполнимы. Обратим внимание только на некоторые технические предосторожности, предусматриваемые в проекте.
Орбита. Спутник на околоземной орбите периодически
попадает в области земной тени и полутени. В результате изменяются
температурные условия, что, безусловно, приводит к необходимости
учета большого количества трудноизмеримых эффектов. Чтобы избежать
этого, космический аппарат Gaia предполагается запустить не на
околоземную, а на околосолнечную орбиту. Чтобы корабль всегда
находился сравнительно недалеко от Земли, его предполагают
поместить в область около точки либрации L2. Эта точка находится с
противосолнечной стороны на линии, соединяющей Солнце и Землю, и
удалена от Земли на расстояние около полутора миллионов
километров, на котором гравитационные силы Солнца и Земли
уравниваются. Тело, помещенное в точку L2, находится в состоянии
неустойчивого равновесия. Тем не менее существуют такие
"квазипериодические" орбиты, находясь на которых тело
перемещается в ограниченных пределах около точки L2 и обращается
вокруг Солнца вместе с Землей. В проекции на небесную сферу такое
тело описывает кривую типа фигур Лиссажу. Космический аппарат Gaia
предполагается вывести на такую орбиту, на которой угол
Солнце-Земля-корабль всегда будет менее 15
.
Учет хроматизма. Хотя телескопы на корабле Gaia будут
полностью зеркальными, дифракционные эффекты от остаточных
аберраций будут приводить к малым хроматическим смещениям
дифракционного максимума. Обычно в оптических системах этим
эффектом пренебрегают, однако он уже учитывался при редукциях
измерений в проекте Hipparcos, и тем более, он важен
для эксперимента Gaia. Хроматическое смещение изображения зависит
от положения звезды в поле зрения и от распределения энергии в ее
спектре (от показателя цвета звезды, но не от ее звездной
величины!). Поэтому либо конструкция оптической системы должна
обеспечивать снижение таких хроматических смещений изображения до
уровня ниже, чем заданная окончательная точность, либо должно быть
показано, что эти эффекты можно учесть на стадии обработки данных.
В частности, важнейшей целью проведения широкополосной фотометрии
является получение информации о цвете каждого объекта в
астрометрическом поле, чтобы иметь возможность определить
хроматическое смещение в процессе обработки данных на Земле.
Ожидается, что хроматические смещения будут достигать
100-150 
, а их учет снизит эту ошибку до нескольких
десятков по всему полю зрения.
Регулировка оптики. Чтобы поддерживать качество оптики во время нахождения корабля на орбите и устранить ее разрегулировку, которая может произойти в период запуска, предусматривается специальный механизм корректировки положения вторичных зеркал, имеющий пять степеней свободы (два наклона и три сдвига). Амплитуда корректировочных перемещений будет составлять несколько десятков микрон.
Итак, как сейчас предполагается, Gaia измерит около 1 млрд звезд и произведет "Всегалактическую перепись" (включая и некоторых соседей Млечного Пути). Будут определены трехмерные координаты, кинематические параметры и многоцветная фотометрия.
<< 3. GAIA | Оглавление | 5. Российский проект "Лира" >>