楊孝文


2013年12月19日格林尼治時間9時12分,歐空局的“蓋亞”號探測器在法屬圭亞那的歐洲太空港搭乘俄羅斯的“聯盟”號火箭發射升空。它搭載的被稱為“十億像素陣列”的超級相機,被喻為“蓋亞之眼”,擁有前所未有的觀測分辨率。在緩慢旋轉的過程中,“蓋亞”號的兩部望遠鏡將對整個夜空進行掃描。“蓋亞”號將成為迄今人類送入太空的體積最大的數碼相機。
“蓋亞”搭載的光譜儀將分析其觀測范圍內的每一顆恒星的詳細物理特征, 并對它們的光度、有效溫度、引力及元素組成進行分析。這種大規模的恒星調查活動,將為我們提供有關銀河系的起源、結構和演化的觀測數據。
“蓋亞”號探測器每年繞太陽一圈,以拍攝恒星在太空中每個略微不同位置的照片。這樣,它就能繪制出整個銀河系的三維地圖。它所攜帶的儀器還能探測出這些恒星是怎樣圍繞銀河系中心運轉的。
英國的一些大學和企業從歐空局手中拿下了大約6700萬英鎊(約合1億美元)的合約,負責制造“蓋亞”號的一些關鍵組件,包括相機傳感器和微型推進系統。劍橋大學的一個先進的處理中心將負責篩選和消化“蓋亞”號傳回地球的數據。“蓋亞”數據處理中心的負責人弗洛爾·范·萊文博士指出:“‘蓋亞的傳感器能夠探測到人眼性能增強數千倍才能看到的物體,相當于從地球上測量月球上的一顆襯衫紐扣。這也意味著我們需要使用性能最為強大的計算機對數據進行分析。”
“蓋亞”號探測器將對銀河系內 10 億顆恒星和上萬個恒星系統的位置、間距以及本體運動進行測量,對這些恒星進行三維測繪;尋找運行在地球和太陽之間的阿波希利型小行星——該區域總是被強烈的陽光照射,所以很難用地面望遠鏡觀測;同時,還將探測50萬顆遙遠的類星體,對愛因斯坦的廣義相對論進行更加精確的驗證。
按照計劃,“蓋亞”號將進入距地面 150 萬千米的拉格朗日L2 點。該處是天體觀測中一個較為理想的位置,擁有非常穩定的熱環境,可獲得比較高的觀測效率,且輻射較低,能夠對更廣闊的太空區域進行觀測。
“蓋亞”號探測器包含兩個望遠鏡,會持續以兩個望遠鏡觀測方向的垂直向為軸轉動。它的自轉軸會在天球上劃出一個小幅度的運行軌跡,同時與太陽保持相同的夾角。通過從兩個方向精確觀測天體在天球上的相對位置,就可得到一個固定的參考系統。
“蓋亞”號項目的英國首席研究員、劍橋大學的格里·基爾莫來教授表示:“‘蓋亞號獲取的數據,將讓我們對宇宙的了解發生前所未有的革命性變化。我們對宇宙的認知,在很大程度上取決于我們觀察到的東西。我們從未有機會看到宇宙內的一切,無從了解我們無法觀測的區域、了解它們之間的關系。我們甚至不知道究竟有多少東西是我們不知道的。宇宙中存在大量未知天體,我們不清楚它們擁有怎樣奇怪的特征。我們面臨著數以百計的問題,例如,宇宙為何是現在這種狀態?銀河系如何誕生,由什么構成,質量是多大,如何演變成今天這樣?‘蓋亞號將帶我們走進未知的宇宙區域。我們將發現全新的天體,發現一些我們認為不可能存在的天體。
蓋亞是希臘神話中的大地之神,是眾神之母,所有神靈中德高望重的顯赫之神。歐空局將自己的最新太空探測器命名為“蓋亞”,可見對它的重視程度以及對其卓越性能的自信。
1993年8月15日,歐空局于1989年8月8日發射的天體測量衛星“依巴谷”衛星壽終正寢。1993年10月,瑞典隆德大學的倫納特·林德格倫和 ESA 的麥可 · 佩里曼提出設計并發射 “蓋亞”號探測器以完成“依巴谷”衛星未竟的使命。2000年10月13日,歐空局科學計劃委員會接受該計劃,并將其列為“基石”任務的第6項計劃。2006年2月9日,“蓋亞”任務被定為B2期工程,并由阿斯特里姆負責硬件設備制造。endprint