Euclid vyřešil problémy a blíží se k vědě

Prvních pár měsíců fungování evropského průzkumníka temných složek vesmíru nebylo úplně v pořádku. Teleskop Euclid nejprve hladce dorazil do libračního bodu L2 soustavy Slunce – Země a dokázal nastavit své zrcadlo vstříc vesmíru, aby pořídil své první testovací snímky, které odborníky překvapily vysokou kvalitou. Jenže již brzy začalo být jasné, že observatoř čelila pár nepříjemnostem. Asi nejvíce znepokojující byly problémy spojené se senzorem velmi přesné pointace, který nebyl schopen detekovat své zaměřovací hvězdy. Tato činnost je přitom naprosto základním předpokladem k tomu, aby teleskop mohl být zaměřen na přesně určenou část oblohy.

Do cesty správnému fungování teleskopu se připletlo naše vlastní Slunce, které v obdobích vysoké aktivity vyvrhuje protony. Ty občas dopadají na detektory zmíněného senzoru, což vytváří šum, který senzor mylně interpretuje jako skutečné hvězdy. V menší míře rušilo Euklidovy přístroje také zbloudilé sluneční světlo a rentgenové záření. Fáze uvádění do provozu je obdobím, během kterého se mise navržená a otestovaná na Zemi střetne s kosmickou realitou. Na inženýry tak vždy čekají větší či menší mouchy, které je potřeba vychytat. Týmy expertů v řídícím středisku ESA pracovaly ve dvanáctihodinových směnách, aby během této fáze poskytly Euclidu nepřetržitou péči. Neustále byli v kontaktu s vědci a zástupci průmyslových firem, aby bylo možné připravit teleskop na další kroky.

Díky vzorné práci a odhodlání týmů z celé Evropy (a mnoha dlouhým pracovním nocím) mohl být senzor přesné pointace na Euclidu aktualizován a po dobu deseti dní testován přímo v kosmickém prostředí, přičemž vše konečně vypadá správně. Senzor dokázal objevit své zaměřovací hvězdy a Euclid tak může zamířit do vysoce důležité fáze ověřování výkonu, což je závěrečná zkouška před začátkem vědecké fáze, při které bude odhalovat záhady spojené s temnou energií a temnou hmotou.

Systém velmi přesné pointace FGS (Fine Guidance Sensor) je kompletně nový evropský výtvor, který zodpovídá za to, aby teleskop byl v prostoru velmi přesně orientován. Jeho senzory sledující určené hvězdy budou bedlivě sledovat všechny vykonané rotace, které teleskop při své šestileté průzkumné misi provede. Systém FGS na palubě teleskopu Euclid je vybaven optickými senzory, které snímkují oblohu na okrajích zorného pole palubního přístroje VIS. Senzor využívá pozice orientačních hvězd k výpočtu orientace teleskopu v prostoru a tato data poskytuje systému pro řízení orientace, který má na starost případné korekce velmi přesné orientace teleskopu ve všech třech osách.

Před startem byly senzory velmi pečlivě otestovány, ovšem reálné obloze ve skutečných kosmických podmínkách se nic nevyrovná. Kosmické paprsky, tedy vysokoenergetické záření pocházející z hlubokého vesmíru, ale i z projevů našeho Slunce, občas způsobují na pozorováních Euclidu „artefakty“, tedy falešné signály. Tyto falešné signály, které svými počty převýšily reálné hvězdy, způsobily, že systém nebyl schopen vyhledat na snímcích hvězdy, které potřebuje k navigaci. Výsledkem byly, diplomaticky řečeno, velmi zajímavé výsledky testů.

Přiložený obrázek ukazuje extrémní případ, kdy se Euclidu nepodařilo zaměřit při pozorování hvězdného pole na jedno místo, což vedlo k obrazu zvířených hvězdných stop a smyček, když se teleskop marně snažil zaměřit na svůj cíl. Je zřejmé, že pro odhalení těžko viditelných, jemných vzorů ve vzdálených galaxiích a hvězdokupách to nebude stačit. Týmy se proto pustily do práce, aby přišly s řešením. Výsledkem jejich snažení byla softwarová záplata, která byla nejprve otestována na Zemi na elektrickém modelu Euclidu a také na simulátoru. Když se neobjevil žádný problém, následovalo desetidenní testování přímo na ostrém hardwaru ve vesmíru. Výsledky jsou velmi pozitivní, protože se dařilo odhalovat stále více a více hvězd.

„Naši průmysloví partneři z Thales Alenia Space a Leonardo se vrátili k rýsovacím prknům a museli zrevidovat způsob, kterým FGS identifikuje hvězdy. Po významném úsilí v rekordně krátkém čase jsme dostali nový palubní software, který byl připraven k instalaci na kosmickou observatoř,“ říká Micha Schmidt, provozní manažer teleskopu Euclid a dodává: „Pečlivě jsme aktualizaci softwaru otestovali krok za krokem ve skutečných podmínkách s realistickým vstupem ze střediska vědeckého provozu pro pozorované objekty. Nakonec jsme se dostali do fáze, kdy restart fáze ověření výkonu dostal zelenou.“ Jeho slova potvrzuje také Giuseppe Racca, projektový manažer mise Euclid a dodává: „Fáze ověření výkonu, která byla v srpnu přerušena, je nyní plně obnovena a všechna pozorování probíhají správně. Tato fáze potrvá do druhé poloviny listopadu, ale jsme si jistí, že zjištěné výkonnostní charakteristiky mise budou mimořádné a normální průzkumná vědecká pozorování budou moci začít hned vzápětí.“

Euclid by tak již brzy mohl začít hledat odpovědi na některé ze základních vědeckých otázek, které vědci pokládají v souvislosti s podstatou našeho vesmíru – co jsou vlastně zač temná energie a temná hmota, které dohromady tvoří 95 % našeho vesmíru, ale ještě nikdy nebyly spatřeny? Nakolik validní je obecná relativita v kosmických měřítcích? Jak se vesmír po Velkém třesku tvaroval? Průzkum teleskopem Euclid pokryje třetinu celé oblohy, přičemž observatoř dohlédne až 10 miliard světelných let daleko, aby nám pomohla porozumět fyzikálním procesům v mladém vesmíru a vzniku kosmických struktur.

Díky měření tvarů miliard galaxií v průběhu miliard let kosmické historie s nesrovnatelnou přesností dokáže Euclid vytvořit trojrozměrný pohled na rozložení temné hmoty ve vesmíru. Mapa rozmístění galaxií v průběhu věků nám prozradí cenné informace o temné energii, která má vliv na prostorový vývoj velkorozměrových kosmických struktur. Aby tohle vše bylo možné, musí být Euclid jedním z nejpřesnějších a také nejlépe stabilizovaných teleskopů, které kdy byly vypuštěny. Jeho úkolem bude poskytovat jako břitva ostré snímky a hluboká spektra vesmírných objektů. Teleskop během své šestileté mise každých 75 minut změní pozorovanou oblast. Přesné zaměření tedy bude muset provést více než 40 000×.

„Chci poděkovat všem z týmů expertů zapojených do úspěšného dokončení fáze uvádění do provozu, která byla plná výzev, ať už jde o členy konsorcia, inženýry, či zástupce průmyslu,“ uzavírá Carole Mundell, ředitelka vědeckého výzkumu agentury ESA a dodává: „Nyní přichází vzrušující fáze testování Euclidu za podmínek velmi připomínajících vědeckou fázi. Těšíme se na první snímky, které ukáží, jakou revoluci tato mise způsobí pro naše chápání temných složek vesmíru.“

Přeloženo z:
https://www.esa.int/

Zdroje obrázků:
https://www.esa.int/…/24912463-1-eng-GB/Euclid_spacecraft.jpg
https://www.esa.int/…/24953872-1-eng-GB/Eye_of_Euclid.jpg
https://www.esa.int/…Fine_Guidance_Sensor_intermittently_losing_its_guide_stars.jpg
https://www.esa.int/…how_the_very_early_Universe_might_have_looked.jpg