¿Por qué el telescopio espacial Gaia tiene dos espejos principales?

arriba: Banco óptico de carburo de silicio de GAIA, con los dos espejos de los objetivos de sus telescopios gemelos apuntando con una separación de 106,5°. De Spaceflight 101 , crédito de imagen: ESA/Astrium.

Genial GIF que es demasiado grande para poner aquí: http://i.giphy.com/l2Sq1WUTZeWNXaoEM.gif

Para realizar mediciones extremadamente precisas de posiciones en todo el cielo, GAIA gira lentamente y lee las imágenes CCD de forma sincronizada: la imagen en el CCD se mueve a la misma velocidad que la carga se transfiere y se lee (reloj) desde el píxel. a píxel. Esto permite medir y compensar constantemente los efectos de distorsión de campo dentro de un telescopio, ya que la mayoría de las estrellas se medirán hasta 70 veces diferentes pasando por una altura diferente (perpendicular a la dirección de exploración) a través de los CCD varias veces.

Las múltiples mediciones a medida que GAIA sigue el movimiento de la Tierra alrededor del sol permiten una determinación de paralaje de alta precisión , que se puede utilizar para calcular la distancia de un gran número de estrellas de forma sistemática.

Sin embargo, el tipo necesario de precisión en largas separaciones en el cielo sería extremadamente difícil con un solo telescopio. ¡El "truco" que usa GAIA es hacer que ambos telescopios se proyecten en la misma matriz CCD al mismo tiempo! Una estrella pasará a través de la matriz CCD dos veces, primero acompañada por estrellas que están 106,5° por delante y la segunda vez acompañada por estrellas que están 106,5° por detrás . Esto permite que el análisis construya relaciones precisas en separaciones simultáneamente muy amplias y muy estrechas.

ambos arriba: matriz CCD de GAIA, de Spaceflight 101 , crédito de imagen: ESA y Astrium respectivamente.

De acuerdo con las preguntas frecuentes de GAIA, que hace un excelente trabajo: http://www.cosmos.esa.int/web/gaia/faqs :

¿Por qué GAIA tiene dos telescopios?

El objetivo de la misión Gaia es realizar astrometría global sobre toda la esfera celeste. Para este propósito, el satélite está equipado con dos telescopios cuyas direcciones de observación están separadas por un gran ángulo llamado básico (106,5 grados). Esto permite realizar mediciones simultáneas de las posiciones de las estrellas a escalas angulares pequeñas y grandes, es decir, dentro de cada campo de visión del telescopio y entre los dos campos de visión. Dado que el factor de paralaje difiere entre los dos campos de visión, se puede realizar una astrometría global (en comparación con la astrometría relativa que ofrece un solo campo de visión). Las mediciones de gran angular también garantizan un sistema rígido y sin distorsiones de coordenadas y movimientos propios en todo el cielo.

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¿Por qué hay un ángulo de 106,5 grados entre los 2 telescopios de Gaia?

La elección del llamado ángulo básico de GAIA no fue trivial. Por un lado, debería ser del orden de 90 grados para permitir mediciones simultáneas de estrellas separadas por grandes ángulos en el cielo. Por otro lado, no debe ser una relación armónica de un círculo de 360 ​​grados (por ejemplo, 60 grados, 90 grados o 120 grados). Teniendo en cuenta estas consideraciones, los rangos aceptables para el ángulo básico son 96,8 +/- 0,1 grados, 99,4 +/- 0,1 grados, 100,5 +/- 0,1 grados, 105,3 +/- 0,1 grados, 106,5 +/- 0,1 grados, 109,3 + /- 0,1 grados, 109,9 +/- 0,1 grados, etc. Los aspectos de acomodación identificados durante los estudios industriales favorecieron posteriormente a 106,5 grados como el valor finalmente adoptado para Gaia.

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¿Cómo se asegura la estabilidad del ángulo básico?

La estabilidad del ángulo básico se logra mediante el diseño de la nave espacial y la misión (perfil), incluida la elección del material para la mayoría de las piezas estructurales de la carga útil (carburo de silicio), la ausencia de piezas móviles en la nave espacial (excepto las válvulas de propulsión ), el desacoplamiento termomecánico entre los módulos de servicio y de carga útil, una disipación de energía constante de la carga útil y la órbita y actitud de la nave espacial (asegurando una iluminación solar constante sin eclipses de la Tierra). Además, el monitor de ángulo básico proporciona información continua sobre variaciones de ángulo básico a corto plazo (P < 12 h), con variaciones a largo plazo (P > 12 h) que se calibran dentro del procesamiento de datos.