Euclides (nave espacial) - Euclid (spacecraft)

Euclides
Renderização de Euclides
Renderização artística de Euclides
Nomes Dark Universe Explorer (DUNE)
Spectroscopic All Sky Cosmic Explorer (SPACE)
Tipo de missão Astronomia
Operador ESA
Local na rede Internet sci.esa.int/euclid
www.euclid-ec.org
Duração da missão 6 anos (nominal)
Propriedades da espaçonave
Fabricante Thales Alenia Space (principal)
Airbus Defense and Space (módulo de carga útil)
Massa de lançamento 2.160 kg (4.760 lb)
Massa de carga útil 848 kg (1.870 lb)
Dimensões 4,5 m × 3,1 m (15 pés x 10 pés)
Início da missão
Data de lançamento Julho a dezembro de 2022
Foguete Soyuz ST-B / Fregat-MT ou
Ariane 62
Local de lançamento Centre Spatial Guyanais, Kourou , ELS
Contratante Arianespace
Parâmetros orbitais
Sistema de referência Sol-Terra L 2
Regime Halo orbit
Altitude do Periapsis 1.150.000 km (710.000 mi)
Altitude de Apoapsis 1.780.000 km (1.110.000 mi)
Época Planejado
Telescópio principal
Modelo Telescópio korsch
Diâmetro 1,2 m (3 pés 11 pol.)
Comprimento focal 24,5 m (80 pés)
Comprimentos de onda De 550  nm ( verde )
a 2  µm ( infravermelho próximo )
Transponders
Banda Banda X (suporte TT&C)
Banda K (aquisição de dados)
Frequência 8,0-8,4 GHz (banda X)
25,5-27 GHz (banda K)
Largura de banda Poucos kbit / s para baixo e para cima (banda S)
55 Mbit / s (banda K)
Logotipo da missão Euclid
A insígnia astrofísica da ESA para a missão Euclides .
←  Solar Orbiter
SUCO  →
 

Euclid é um telescópio espacial visível ao infravermelho , atualmente em desenvolvimento pela Agência Espacial Européia (ESA) e pelo Consórcio Euclides. O objetivo da missão Euclides é compreender melhor a energia escura e a matéria escura medindo com precisão a aceleração do universo . Para conseguir isso, otelescópio do tipo Korsch medirá as formas das galáxias em distâncias variáveis ​​da Terra e investigará a relação entre distância e redshift. A energia escura é geralmente aceita como contribuindo para o aumento da aceleração do universo em expansão, então entender essa relação ajudará a refinar como os físicos e astrofísicos a entendem. A missão de Euclid avança e complementa o telescópio Planck da ESA(2009 a 2013). A missão tem o nome do antigo matemático grego Euclides de Alexandria .

Euclid é uma missão de classe média ("classe M") e faz parte da campanha Visão Cósmica do Programa de Ciências da ESA . Esta classe de missões tem um limite máximo do orçamento da ESA em cerca de € 500 milhões. Euclid foi escolhido em outubro de 2011 junto com Solar Orbiter , de várias missões concorrentes. O lançamento está programado para ocorrer entre julho e dezembro de 2022.

Objetivos e métodos científicos

Euclides investigará a história da expansão do universo e a formação de estruturas cósmicas medindo o desvio para o vermelho das galáxias com um valor de 2, que é equivalente a ver 10 bilhões de anos atrás. A ligação entre as formas galácticas e seu redshift correspondente ajudará a mostrar como a energia escura contribui para o aumento da aceleração do universo. Os métodos empregados exploram o fenômeno de lentes gravitacionais , medição de oscilações acústicas bárions e medição de distâncias galácticas por espectroscopia .

Lente gravitacional (ou cisalhamento gravitacional) é uma consequência da deflexão dos raios de luz causada pela presença de matéria que modifica localmente a curvatura do espaço-tempo : a luz emitida pelas galáxias e, portanto, as imagens observadas são distorcidas à medida que passam perto da matéria deitado ao longo da linha de visão. Esta matéria é composta parcialmente de galáxias visíveis, mas é principalmente matéria escura. Ao medir esse cisalhamento , pode-se inferir a quantidade de matéria escura, aprofundando o entendimento de como ela se distribui no universo.

Medições espectroscópicas permitirão medir os desvios para o vermelho de galáxias e determinar suas distâncias usando a Lei de Hubble . Desta forma, pode-se reconstruir a distribuição tridimensional das galáxias no universo.

A partir desses dados, é possível medir simultaneamente as propriedades estatísticas relativas à distribuição de matéria escura e galáxias, e medir como essas propriedades mudam conforme a espaçonave olha para trás no tempo. Imagens altamente precisas são necessárias para fornecer medições suficientemente precisas. Qualquer distorção inerente aos sensores deve ser considerada e calibrada, caso contrário, os dados resultantes seriam de uso limitado.

Nave espacial

Euclides emergiu de dois conceitos de missão que foram propostos em resposta à Chamada de Propostas ESA Cosmic Vision 2015-2025, emitida em março de 2007: DUNE, o Dark Universe Explorer, e SPACE, o Spectroscopic All-Sky Cosmic Explorer. Ambas as missões propuseram técnicas complementares para medir a geometria do Universo e, após uma fase de estudo de avaliação, resultou uma missão combinada. O novo conceito de missão foi denominado Euclides, em homenagem ao matemático grego Euclides de Alexandria (~ 300 aC), considerado o pai da geometria. Em outubro de 2011, o Euclid foi selecionado pelo Comitê do Programa de Ciências da ESA para implementação e, em 25 de junho de 2012, foi formalmente adotado.

A ESA selecionou a Thales Alenia Space , Itália, para a construção do satélite. Euclides tem 4,5 metros de comprimento com um diâmetro de 3,1 metros e uma massa de 2160 kg.

O módulo de carga útil do Euclid é gerenciado pela Airbus Defense and Space , Toulouse, França. Consiste em um telescópio Korsch com um espelho primário de 1,2 metro de diâmetro, que cobre uma área de 0,5  graus 2 .

Um consórcio internacional de cientistas, o consórcio Euclid, formado por cientistas de 13 países europeus e dos Estados Unidos, fornecerá uma câmera de luz visível (VIS) e uma câmera / espectrômetro de infravermelho próximo (NISP). Juntos, eles mapearão a distribuição 3D de até dois bilhões de galáxias espalhadas por mais de um terço de todo o céu. Essas câmeras de grande formato serão usadas para caracterizar as propriedades morfométricas, fotométricas e espectroscópicas de galáxias:

  1. fornecer medições de baixa precisão de redshifts e, portanto, distâncias, de mais de um bilhão de galáxias de fotometria multicolorida ( técnica de redshift fotométrica ); e
  2. use um espectrômetro para analisar o espectro de luz no infravermelho próximo (1000-2000 nm), para adquirir redshifts precisos e distâncias de milhões de galáxias, com uma precisão 10 vezes melhor do que redshifts fotométricos, e para determinar as oscilações acústicas dos bárions .

O barramento do telescópio inclui painéis solares que fornecem energia e estabilizam a orientação e o apontamento do telescópio para mais de 35 miliarcsegundos . O telescópio é cuidadosamente isolado para garantir uma boa estabilidade térmica para não perturbar o alinhamento óptico.

Modelo de Euclides

O sistema de telecomunicações é capaz de transferir 850 gigabits por dia. Ele usa a banda Ka para enviar dados científicos a uma taxa de 55 megabits por segundo durante o período alocado de 4 horas por dia para a estação terrestre de Cebreros de 35 m na Espanha, quando o telescópio é visível da Terra . O Euclid terá uma capacidade de armazenamento onboard de pelo menos 300  GB .

Milestones

A NASA assinou um memorando de entendimento, em 24 de janeiro de 2013, com a ESA descrevendo sua participação na missão. A NASA fornecerá 20 detectores para o instrumento de banda do infravermelho próximo, que operará em paralelo com uma câmera na banda de luz visível. Os instrumentos, o telescópio e o satélite serão construídos e operados na Europa. A NASA também nomeou 40 cientistas americanos para fazerem parte do consórcio Euclid, que desenvolverá os instrumentos e analisará os dados gerados pela missão. Atualmente, este consórcio reúne mais de 1000 cientistas de 13 países europeus e dos Estados Unidos.

Em 2015, o Euclid foi aprovado em uma revisão de projeto preliminar, tendo concluído um grande número de projetos técnicos, bem como componentes principais construídos e testados.

Em dezembro de 2018, Euclid passou na revisão crítica do projeto, que validou o projeto geral da espaçonave e o plano de arquitetura da missão, e a montagem final da espaçonave foi autorizada a começar.

Em julho de 2020, os dois instrumentos (visíveis e NIR) foram entregues à Airbus, Toulouse, França para integração com a espaçonave.

Execução da missão e dados

O Euclid será lançado em um Soyuz ST-B (ou um Ariane 62, se necessário) do Centre Spatial Guyanais, Kourou. Após um tempo de viagem de 30 dias, ele será estabilizado para percorrer um caminho Lissajous de grande amplitude (cerca de 1 milhão de quilômetros) em torno do ponto Lagrangiano Sol-Terra L2 .

Durante sua missão nominal, que durará pelo menos 6 anos, Euclides observará cerca de 15.000 graus 2 , cerca de um terço do céu, focalizando o céu extragaláctico (o céu voltado para longe da Via Láctea ). A pesquisa será complementada por observações adicionais cerca de 100 vezes mais profundas (2 magnitudes) apontando para três campos diferentes localizados perto dos pólos da eclíptica e cobrindo 40 graus 2 . Os três campos serão visitados regularmente durante toda a duração da missão. Eles serão usados ​​como campos de calibração e para monitorar a estabilidade de desempenho do telescópio e do instrumento, bem como para produzir dados científicos observando as galáxias e quasares mais distantes do universo.

Para medir um redshift fotométrico para cada galáxia com precisão suficiente, a missão Euclid depende de dados fotométricos adicionais obtidos em pelo menos 4 filtros visíveis. Esses dados serão obtidos de telescópios terrestres localizados nos hemisférios norte e sul para cobrir os 15.000 graus 2 completos da missão. No total, cada galáxia da missão Euclides obterá informações fotométricas em pelo menos 7 filtros diferentes cobrindo todo o intervalo 460–2000 nm.

Cerca de 10 bilhões de fontes astronômicas serão observadas por Euclides , das quais 1 bilhão terá seu cisalhamento gravitacional medido com uma precisão 50 vezes mais acurada do que é possível hoje usando telescópios terrestres. Euclid medirá redshifts espectroscópicos para 50 milhões de objetos.

A exploração científica deste enorme conjunto de dados será realizada por um consórcio liderado pela Europa de mais de 1200 pessoas em mais de 100 laboratórios em 15 países (Áustria, Bélgica, Dinamarca, Finlândia, França, Alemanha, Itália, Holanda, Noruega, Portugal, Romênia, Espanha, Suíça, Reino Unido, Canadá e EUA). O Consórcio Euclides também é responsável pela construção da carga útil do instrumento Euclides e pelo desenvolvimento e implantação do segmento terrestre Euclides que processará todos os dados coletados pelo satélite. Os laboratórios que contribuem para o Consórcio Euclides são financiados e apoiados por suas agências espaciais nacionais, que também têm as responsabilidades programáticas de sua contribuição nacional, e por suas estruturas nacionais de pesquisa (agências de pesquisa, observatórios, universidades). No geral, o Consórcio Euclides contribui com cerca de 30% do custo total do orçamento da missão até a conclusão.

O enorme volume, diversidade (espaço e solo, visível e infravermelho próximo, morfometria, fotometria e espectroscopia) e o alto nível de precisão das medições necessárias exigem considerável cuidado e esforço no processamento de dados, tornando esta uma parte crítica da missão. A ESA , as agências nacionais e o Euclid Consortium estão a despender recursos consideráveis ​​para criar equipas de alto nível de investigadores e engenheiros no desenvolvimento de algoritmos, desenvolvimento de software, procedimentos de teste e validação, arquivo de dados e infraestruturas de distribuição de dados. No total, nove centros de dados científicos espalhados por países do Euclid Consortium irão processar mais de 10 petabytes de imagens de entrada bruta ao longo de 10 anos para fornecer até 2028 um banco de dados público da missão Euclid para a comunidade científica.

Com sua ampla cobertura do céu e seus catálogos de bilhões de estrelas e galáxias, o valor científico dos dados coletados pela missão vai além do escopo da cosmologia . Este banco de dados fornecerá à comunidade astronômica mundial fontes e alvos abundantes para as missões futuras, como JWST , E-ELT , TMT , ALMA , SKA ou LSST .

Referências

links externos