¿Cuáles son las razones para colocar el telescopio espacial Gaia en el punto L2 Lagrangiano del sistema Sol-Tierra?

Según la ESA, su órbita objetivo de Lissajous alrededor de SEL2 es:

263 000 × 707 000 × 370 000 km, órbita de 180 días alrededor de L2

Es el único lugar que se adapta a las limitaciones de diseño de Gaia, para mantener sus paneles solares apuntando hacia el Sol en todo momento, evitar ciclos térmicos y mantener su antena apuntando hacia las partes de la Tierra desde donde se puede comunicar.

    ^{Corte del observatorio espacial Gaia mostrando sus instrumentos Crédito: EADS Astrium}

La órbita polar retrógrada de -1 ° sincronizada con el sol (órbita congelada) no funcionaría, ya que la mayor parte de su trayectoria terrestre está en el medio de la nada. L1 no serviría, ya que la antena no puede ser parte del escudo solar entonces, L3 está detrás del Sol, L4 y L5 todavía no permiten que su antena apunte hacia la Tierra (inclinación máxima permitida para su escudo solar en relación con el Sol está a 15°), y las órbitas heliocéntricas más altas o más bajas pondrían a la Tierra en oposición durante su misión de 5 años, complicarían las comunicaciones (mil millones de píxeles crean un gran flujo de datos) y reducirían la insolación total necesaria para alimentar el observatorio espacial. si está en una órbita heliocéntrica de mayor altitud.

El punto 2 de Earth Sun Lagrange (SEL2) tiene las siguientes ventajas para el telescopio Gaia:

• Gaia NO está sombreada (en órbita alrededor) del SEL2. La Tierra está demasiado lejos para proyectar sombra allí. Esto es bueno para Gaia porque obtiene su energía eléctrica de sus paneles solares.

• En SEL2, Gaia tiene una exposición solar constante. En LEO, como el Telescopio Espacial Hubble o la ISS, entraría y saldría de la sombra de la Tierra cada pocas horas. Gaia tiene instrumentos muy sensibles que necesitan temperaturas predecibles y constantes. No necesariamente temperatura mínima, sino constante.

• LEO también haría que la Tierra cubriera una gran fracción del cielo. El Telescopio Espacial Hubble está diseñado para enfocarse en una pequeña parte del cielo a la vez y su operación está cuidadosamente planificada con respecto a dónde se encuentra en relación con la Tierra. Pero el propósito de Gaia es escanear sistemáticamente con el tiempo todo el cielo. No sería práctico que estuviera cerca de ningún objeto grande.

• Gaia usa el paralaje, las diferencias angulares desde las que observa las estrellas mientras orbita alrededor del Sol. En una órbita mayor obtendría mayores ángulos y mayor precisión en sus medidas. Así que básicamente sería bueno. Pero tendría dos grandes inconvenientes:

  En primer lugar, llevaría más tiempo completar las órbitas y, en principio, necesita completar al menos dos órbitas para obtener datos de distancia y movimiento (esto podría ser más complejo dependiendo de cómo opere). Si estuviera en Júpiter, tendría una paralaje unas 5 veces mayor, pero le llevaría más de 10 años completar una sola órbita alrededor del Sol. Puede que no tenga una vida tan larga y que los científicos no quieran esperar tanto. (¿Tal vez un seguimiento lo hará?)

  En segundo lugar, SEL2 está a una distancia y dirección constantes de la Tierra. Si estuviera en cualquier otra órbita, se alejaría y eventualmente estaría a cientos de millones de kilómetros de distancia, al otro lado del Sol. Esto haría que las telecomunicaciones fueran un desafío y probablemente requeriría más inversiones tanto en equipos a bordo como en control terrestre.