Euclid (nave espacial) - Euclid (spacecraft)

Euclides
Representación euclidiana
Representación artística de Euclides
Nombres Explorador del universo oscuro (DUNE)
Explorador cósmico espectroscópico de todo el cielo (ESPACIO)
Tipo de misión Astronomía
Operador ESA
Sitio web sci.esa.int/euclid
www.euclid-ec.org
Duración de la misión 6 años (nominal)
Propiedades de la nave espacial
Fabricante Thales Alenia Space (principal)
Airbus Defence and Space (módulo de carga útil)
Masa de lanzamiento 2.160 kg (4.760 libras)
Masa de carga útil 848 kg (1.870 libras)
Dimensiones 4,5 m × 3,1 m (15 pies × 10 pies)
Inicio de la misión
Fecha de lanzamiento Julio-diciembre de 2022
Cohete Soyuz ST-B / Fregat-MT o
Ariane 62
Sitio de lanzamiento Centre Spatial Guyanais, Kourou , ELS
Contratista Arianespace
Parámetros orbitales
Sistema de referencia Sol – Tierra L 2
Régimen Órbita de halo
Altitud de periapsis 1.150.000 km (710.000 millas)
Altitud de apoapsis 1.780.000 km (1.110.000 millas)
Época Planificado
Telescopio principal
Escribe Telescopio de korsch
Diámetro 1,2 m (3 pies 11 pulgadas)
Longitud focal 24,5 m (80 pies)
Longitudes de onda De 550  nm ( verde )
a 2  µm ( infrarrojo cercano )
Transpondedores
Banda Banda X (soporte TT&C)
Banda K (adquisición de datos)
Frecuencia 8,0-8,4 GHz (banda X)
25,5-27 GHz (banda K)
Banda ancha Pocos kbit / s hacia abajo y hacia arriba (banda S)
55 Mbit / s (banda K)
Logotipo de la misión Euclid
La insignia de astrofísica de la ESA para la misión Euclid .
JUGO  →
 

Euclid es un telescopio espacial visible a infrarrojo cercano que actualmente están desarrollando la Agencia Espacial Europea (ESA) y el Consorcio Euclid. El objetivo de la misión Euclid es comprender mejor la energía oscura y la materia oscura midiendo con precisión la aceleración del universo . Para lograr esto, eltelescopio tipo Korsch medirá las formas de las galaxias a diferentes distancias de la Tierra e investigará la relación entre la distancia y el corrimiento al rojo. Generalmente se acepta que la energía oscura contribuye al aumento de la aceleración del universo en expansión, por lo que comprender esta relación ayudará a refinar cómo laentienden los físicos y los astrofísicos . La misión de Euclid avanza y complementa el telescopio Planck de la ESA(2009 a 2013). La misión lleva el nombre del antiguo matemático griego Euclides de Alejandría .

Euclid es una misión de clase media ("clase M") y es parte de la campaña Cosmic Vision del Programa de Ciencias de la ESA . Esta clase de misiones tiene un límite presupuestario de la ESA de alrededor de 500 millones de euros. Euclid fue elegido en octubre de 2011 junto con Solar Orbiter , entre varias misiones en competencia. Actualmente, el lanzamiento está programado para realizarse entre julio y diciembre de 2022.

Objetivos y métodos científicos

Euclid sondeará la historia de la expansión del universo y la formación de estructuras cósmicas midiendo el corrimiento al rojo de las galaxias hasta un valor de 2, lo que equivale a retroceder 10 mil millones de años en el pasado. El vínculo entre las formas galácticas y su correspondiente corrimiento al rojo ayudará a mostrar cómo la energía oscura contribuye al aumento de la aceleración del universo. Los métodos empleados explotan el fenómeno de la lente gravitacional , la medición de oscilaciones acústicas bariónicas y la medición de distancias galácticas por espectroscopía .

La lente gravitacional (o cizallamiento gravitacional) es una consecuencia de la desviación de los rayos de luz causada por la presencia de materia que modifica localmente la curvatura del espacio-tiempo : la luz emitida por las galaxias, y por lo tanto las imágenes observadas, se distorsionan a medida que pasan cerca de la materia. acostado a lo largo de la línea de visión. Esta materia está compuesta en parte por galaxias visibles, pero en su mayor parte es materia oscura. Al medir esta cizalla , se puede inferir la cantidad de materia oscura, lo que profundiza la comprensión de cómo se distribuye en el universo.

Las medidas espectroscópicas permitirán medir los desplazamientos al rojo de las galaxias y determinar sus distancias utilizando la Ley de Hubble . De esta manera, se puede reconstruir la distribución tridimensional de las galaxias en el universo.

A partir de estos datos, es posible medir simultáneamente las propiedades estadísticas relativas a la distribución de la materia oscura y las galaxias, y medir cómo cambian estas propiedades a medida que la nave espacial mira más atrás en el tiempo. Se requieren imágenes de alta precisión para proporcionar mediciones suficientemente precisas. Cualquier distorsión inherente a los sensores debe tenerse en cuenta y calibrarse, de lo contrario, los datos resultantes serían de uso limitado.

Astronave

Euclid surgió de dos conceptos de misión que se propusieron en respuesta a la convocatoria de propuestas 2015-2025 de la ESA Cosmic Vision, emitida en marzo de 2007: DUNE, el Explorador del Universo Oscuro, y SPACE, el Explorador Cósmico Espectroscópico de Todo el Cielo. Ambas misiones propusieron técnicas complementarias para medir la geometría del Universo y, tras una fase de estudio de evaluación, resultó una misión combinada. El nuevo concepto de misión se llamó Euclides, en honor al matemático griego Euclides de Alejandría (~ 300 a. C.), considerado el padre de la geometría. En octubre de 2011, Euclid fue seleccionado por el Comité del Programa Científico de la ESA para su implementación, y el 25 de junio de 2012 fue adoptado formalmente.

La ESA seleccionó a Thales Alenia Space , Italia, para la construcción del satélite. Euclides mide 4.5 metros de largo con un diámetro de 3.1 metros y una masa de 2160 kg.

El módulo de carga útil Euclid está gestionado por Airbus Defence and Space , Toulouse, Francia. Consiste en un telescopio Korsch con un espejo primario de 1,2 metros de diámetro, que cubre un área de 0,5  grados 2 .

Un consorcio internacional de científicos, el consorcio Euclid, integrado por científicos de 13 países europeos y los Estados Unidos, proporcionará una cámara de luz visible (VIS) y una cámara / espectrómetro de infrarrojo cercano (NISP). Juntos, mapearán la distribución 3D de hasta dos mil millones de galaxias repartidas en más de un tercio de todo el cielo. Estas cámaras de gran formato se utilizarán para caracterizar las propiedades morfométricas, fotométricas y espectroscópicas de las galaxias:

  1. proporcionar mediciones de baja precisión de los desplazamientos al rojo, y por tanto de las distancias, de más de mil millones de galaxias mediante fotometría multicolor ( técnica de desplazamiento al rojo fotométrico ); y
  2. utilice un espectrómetro para analizar el espectro de luz en el infrarrojo cercano (1000–2000 nm), para adquirir desplazamientos al rojo precisos y distancias de millones de galaxias, con una precisión 10 veces mejor que los desplazamientos al rojo fotométricos, y para determinar las oscilaciones acústicas bariónicas .

El bus del telescopio incluye paneles solares que proporcionan energía y estabilizan la orientación y el apuntamiento del telescopio en más de 35 milisegundos de arco . El telescopio está cuidadosamente aislado para garantizar una buena estabilidad térmica para no perturbar la alineación óptica.

Modelo de un Euclides

El sistema de telecomunicaciones es capaz de transferir 850 gigabits por día. Utiliza la banda Ka para enviar datos científicos a una velocidad de 55 megabits por segundo durante el período asignado de 4 horas al día a la estación terrestre de Cebreros con antena parabólica de 35 m en España, cuando el telescopio es visible desde la Tierra . Euclid tendrá una capacidad de almacenamiento a bordo de al menos 300  GB .

Hitos

La NASA firmó un memorando de entendimiento, el 24 de enero de 2013, con la ESA describiendo su participación en la misión. La NASA proporcionará 20 detectores para el instrumento de banda de infrarrojo cercano, que funcionará en paralelo con una cámara en la banda de luz visible. Los instrumentos, el telescopio y el satélite se construirán y operarán desde Europa. La NASA también ha designado a 40 científicos estadounidenses para formar parte del consorcio Euclid, que desarrollará los instrumentos y analizará los datos generados por la misión. Actualmente, este consorcio reúne a más de 1000 científicos de 13 países europeos y Estados Unidos.

En 2015, Euclid aprobó una revisión de diseño preliminar, habiendo completado una gran cantidad de diseños técnicos, así como componentes clave construidos y probados.

En diciembre de 2018, Euclid aprobó su revisión crítica de diseño, que validó el diseño general de la nave espacial y el plan de arquitectura de la misión, y se permitió que comenzara el ensamblaje final de la nave espacial.

En julio de 2020, los dos instrumentos (visible y NIR) se entregaron a Airbus, Toulouse, Francia para su integración con la nave espacial.

Ejecución de la misión y datos

Euclid se lanzará en un Soyuz ST-B (o un Ariane 62, si es necesario) desde Center Spatial Guyanais, Kourou. Después de un tiempo de viaje de 30 días, se estabilizará para recorrer un camino Lissajous de gran amplitud (alrededor de 1 millón de kilómetros) alrededor del punto Lagrangiano Sol-Tierra L2 .

Durante su misión nominal, que durará al menos 6 años, Euclid observará alrededor de 15.000 grados 2 , alrededor de un tercio del cielo, enfocándose en el cielo extragaláctico (el cielo de espaldas a la Vía Láctea ). La encuesta se complementará con observaciones adicionales aproximadamente 100 veces más profundas (2 magnitudes) que apuntan hacia tres campos diferentes ubicados cerca de los polos de la eclíptica y que cubren 40 grados 2 . Los tres campos se visitarán periódicamente durante toda la misión. Se utilizarán como campos de calibración y para monitorear la estabilidad del rendimiento del telescopio y el instrumento, así como para producir datos científicos mediante la observación de las galaxias y cuásares más distantes del universo.

Para medir un corrimiento al rojo fotométrico para cada galaxia con suficiente precisión, la misión Euclid depende de datos fotométricos adicionales obtenidos en al menos 4 filtros visibles. Estos datos se obtendrán de telescopios terrestres ubicados en los hemisferios norte y sur para cubrir los 15.000 grados 2 completos de la misión. En total, cada galaxia de la misión Euclid obtendrá información fotométrica en al menos 7 filtros diferentes que cubren todo el rango de 460 a 2000 nm.

Euclides observará alrededor de 10 mil millones de fuentes astronómicas , de las cuales mil millones tendrán su cizalladura gravitacional medida con una precisión 50 veces más exacta de lo que es posible hoy con telescopios terrestres. Euclid medirá los desplazamientos al rojo espectroscópicos de 50 millones de objetos.

La explotación científica de este enorme conjunto de datos será llevada a cabo por un consorcio liderado por Europa de más de 1200 personas en más de 100 laboratorios en 15 países (Austria, Bélgica, Dinamarca, Finlandia, Francia, Alemania, Italia, Países Bajos, Noruega, Portugal, Rumania, España, Suiza, Reino Unido, Canadá y EE. UU.). El Consorcio Euclid también es responsable de la construcción de la carga útil del instrumento Euclid y del desarrollo e implementación del segmento terrestre Euclid que procesará todos los datos recopilados por el satélite. Los laboratorios que contribuyen al Consorcio Euclid son financiados y apoyados por sus agencias espaciales nacionales, que también tienen las responsabilidades programáticas de su contribución nacional, y por sus estructuras nacionales de investigación (agencias de investigación, observatorios, universidades). En general, el Consorcio Euclid contribuye con aproximadamente el 30% del costo presupuestario total de la misión hasta su finalización.

El enorme volumen, la diversidad (espacial y terrestre, visible e infrarrojo cercano, morfometría, fotometría y espectroscopia) y el alto nivel de precisión de las mediciones necesarias exigen un cuidado y un esfuerzo considerables en el procesamiento de datos, lo que lo convierte en una parte fundamental de la misión. La ESA , las agencias nacionales y el Consorcio Euclid están gastando recursos considerables para establecer equipos de investigadores e ingenieros de alto nivel en desarrollo de algoritmos, desarrollo de software, procedimientos de prueba y validación, archivado de datos e infraestructuras de distribución de datos. En total, nueve Science Data Centers distribuidos en los países del Euclid Consortium procesarán más de 10 petabytes de imágenes de entrada sin procesar durante 10 años para entregar en 2028 una base de datos pública de la misión Euclid a la comunidad científica.

Con su amplia cobertura del cielo y sus catálogos de miles de millones de estrellas y galaxias, el valor científico de los datos recopilados por la misión va más allá del alcance de la cosmología . Esta base de datos proporcionará a la comunidad astronómica mundial abundantes fuentes y objetivos para futuras misiones como JWST , E-ELT , TMT , ALMA , SKA o LSST .

Referencias

enlaces externos