Autor Wątek: Gaia (kompendium)  (Przeczytany 14167 razy)

0 użytkowników i 1 Gość przegląda ten wątek.

Scorus

  • Gość
Odp: Gaia (kompendium)
« Odpowiedź #45 dnia: Styczeń 01, 2014, 17:23 »
W 2002 r w celu ograniczenia kosztów satelita został głęboko przeprojektowany - zmniejszono jego wymiary i masę. Za modyfikacje odpowiadała firma EADS-Astrium. System interferometryczny zastąpiono układem pomiarowym wzorowanym na misji Hipparcos, zawierającym dwa teleskopy i pojedynczą płaszczyznę ogniskowej. Liczba detektorów CCD przeznaczonych do astrometrii zmniejszyła się w ten sposób z 500 do mniej niż 200. Płaszczyzny ogniskowej wszystkich trzech instrumentów zostały połączone w jeden zespół. Dzięki temu satelita mógł wystartować za pomocą rakiety Soyuz 2/Fregat. Tak więc konfiguracja sprzętu naukowego w tym okresie obejmowała trzy teleskopy - dwa przeznaczone dla pomiarów astrometrycznych i jeden dla pomiarów fotometrycznych i spektrometrycznych. W związku z tym system mapujący niebo miał obejmować trzy kolumny detektorów CCD. Układ optyczny dla fotometru i spektrometru miał być pojedynczym modułem. Fotometr miał być złożony z dwóch kanałów z których każdy miał pracować w dwóch zakresach spektralnych i używać dwóch kolumn detektorów. System mikronapędowy satelity miał zawierać silniki elektryczne (Feld Effect Electric Propulsion - FEEP) - silniki jonowe używające ciekłego metalu jako paliwa.

W lipcu 2002 r potwierdzono realizację misji, w ramach programu Cosmic Vision 2020. W drugiej połowie roku rozpoczęto szczegółowe badania rozwiązań technicznych na potrzeby misji. Poczyniono znaczne postępy w optymalizacji algorytmów definiujących okna obserwacyjne, przygotowaniu metody wykrywania obiektów na pokładzie, opracowywaniu symulatora danych do dalszych prac itp. Prace rozwojowe nad płaszczyzną ogniskowej zestawu naukowego rozpoczęto w sierpniu. Były prowadzone przez ESA oraz konsorcjum firm EADS-Astrium i e2v Technologies. Program ten pozwolił na scharakteryzowanie pracy projektowanego systemu, określenie jego kosztów oraz zaplanowanie harmonogramu jego wykonania. Datę startu określono na koniec 2010 r lub połowę 2011 r.
« Ostatnia zmiana: Styczeń 01, 2014, 17:26 wysłana przez Scorus »

Scorus

  • Gość
Odp: Gaia (kompendium)
« Odpowiedź #46 dnia: Styczeń 01, 2014, 17:26 »
W 2003 r SPC potwierdziło zamiar przeprowadzenia misji nie wprowadzając żadnych zmian. We wrześniu uzyskano pierwsze detektory CCD o odpowiednich wymiarach i właściwościach. W  październiku zakończył się szczegółowy przegląd projektu zwierciadeł głównych. Zatwierdzono wykonanie prototypu zwierciadła tego typu w pełnych rozmiarach.

W 2004 r zakończono wstępne prace nad OBA i zademonstrowano jego stabilność na prototypie. Projekt wszedł też w fazę B1, czyli szczegółowego projektowania. Zakończyła się też pierwsza faza projektowania spektrometru RVS, uzyskano prototyp zwierciadła M1 przeznaczony do testów, zakończono budowę modelu termiczno -  mechanicznego (Thermal Mechanical Demonstrator Model - TMDM) i elektro-optycznego (Electro-Optical Demonstrator Model - EODM) FPA, oraz wybrano filtry fotometryczne.

W 2005 r zakończono prace rozwojowe nad FPA. 9 czerwca podpisano kontrakt na dostarczenie detektorów CCD. 15 kwietnia powołano komisję ds. koordynacji analizy danych (Data Analysis Coordination Committee - DACC), odpowiedzialnej za sformowanie konsorcjum instytucji odpowiadających za opracowanie danych z misji. Pierwsze posiedzenie komisji odbyło się w dniach 15 - 16 lipca. We wrześniu zakończono testy modeli demonstracyjnych osłony przeciwsłonecznej.

Konfiguracja sprzętu naukowego i satelity uzyskała ostateczny kształt w latach 2005 - 2006. Z instrumentu usunięto osobny teleskop do pomiarów fotometrycznych i spektrometrycznych. Za obsługę tych funkcji zaczęły odpowiadać dwa teleskopy przeznaczone wcześniej do pomiarów astrometrycznych. W tym celu zaprojektowano osobne moduły optyczne dla spektrometru i fotometru umieszczone we wspólnej części ścieżki optycznej teleskopów. Liczna zakresów spektralnych fotometru została ograniczona do dwóch, podobnie jak liczba kolumn detektorów używanych do tych pomiarów. W związku ze zmniejszeniem ilości teleskopów usunięto jedną kolumnę detektorów z systemu mapującego niebo. Silniki FEEP zostały zastąpione silnikami używającymi zimnego gazu.

Scorus

  • Gość
Odp: Gaia (kompendium)
« Odpowiedź #47 dnia: Styczeń 01, 2014, 17:27 »
11 maja 2006 r ESA oficjalnie podpisała kontrakt z EADS-Astrium jako głównym wykonawcą satelity.

W grudniu 2008 r zakończono prace nad modelem inżynieryjnym siatki dyfrakcyjnej dla RVS. W lutym zakończono prace nad modelem inżynieryjnym VPU.

W połowie 2009 r w symulatorze przestrzeni kosmicznej (Large Space Simulator - LSS) w ESTEC (European Space Research and Technology Centre) w Noordwijk w Holandii przeprowadzono testy termiczne modelu kwalifikacyjnego osłony przeciwsłonecznej. W lipcu zakończono prace nad torusem modułu wyposażenia naukowego.

W styczniu 2010 r zakończono prace nad pierwszymi trzema zwierciadłami (M5, M4 i M'4). W dalszej kolejności zostały one dostarczone do EADS-Astrium gdzie zintegrowano je z modułem strukturalnym (Structural Model - STM) modułu wyposażenia naukowego. Następnie rozpoczęto testy mechaniczne i wibracyjne. W październiku do EADS-Astrium przekazano zwierciadła M1 i M1'. Z powodu powstałych opóźnień termin startu został przełożony na 2012 r.

1 lipca 2011 r po raz pierwszy połączono wszystkie detektory CCD tworzące FPA. Pod koniec lipca w firmie Intespace w Tuluzie przeprowadzono testy mechaniczne modułu wyposażenia naukowego, pod kierownictwem EADS-Astrium. W październiku osłona DSA została przekazana z formy SENER do EADS-Astrium. Następnie została połączona z modułem serwisowym wyposażonym w symulator modułu PLM oraz jego osłonę termiczną. 21 października przeprowadzono pierwszy test rozkładania osłony po integracji z SVM. W dalszej kolejności satelita został poddany testom akustycznym i wibracyjnym.
W kwietniu 2012 r do EADS-Astrium dostarczono OBA. W lipcu dostarczono antenę wysokiego zysku. Następnie została ona połączona z modułem serwisowym. We wrześniu w Interspace zakończono testy balansu termicznego i testy próżniowe modułu serwisowego. W tym samym miesiącu zakończył się montaż modułu wyposażenia naukowego. Następnie przeszedł on testy wibracyjne, testy balansu termicznego oraz testy próżniowe. W październiku odbyły się testy mechanizmów odpowiedzialnych za oddzielenie od górnego stopnia rakiety nośnej. Pod koniec roku w Centre Spatial de Liège (CSL) w Belgii zakończono testy termiczne PLM. W tym czasie start przesunął się na drugą połowę 2013 r. Montaż i testy satelity zakończyły się w czerwcu 2013 r.

W maju 2013 r zainstalowano system PDHU, jeden z ostatnich komponentów satelity. Ponadto zakończono testy kompatybilności elektromagnetycznej. W lipcu w Intespace zakończono testy właściwości masowych całego satelity. Następnie wykonano ostatnie testy akustyczne, wibracyjne oraz testy szczelności systemu napędowego. Następnie satelita został przekazany EADS-Astrium, gdzie przeszedł ostatnie testy środowiskowe. 22 sierpnia został przetransportowany na miejsce startu w Kouru w Gujanie Francuskiej. Posłużył do tego samolot Antonov 124-100. Odlot odbył się z lotniska Toulouse-Blagnac a międzylądowanie w celu uzupełnienia paliwa - w Porto w Portugalii. Samolot dotarł następnie na lotniko Felix Eboué Airport w Cayenne. Następnie kontener z satelitą został przetransportowany na kosmodrom CSG (Centre Spatial Guyanais) na ciężarówce. Osłona DSA została dostarczona za pomocą samolotu Antonov 30 sierpnia. 3 września satelita został rozpakowany, a 11 września - włączony w celu przeprowadzenia ostatnich testów systemów elektrycznych. Osłona DSA została połączona z satelitą na początku października. Następnie wykonano ostateczny test jej rozkładania się.

Okno startowe trwało w dniach 17.11.2013 - 05.12.2013. Data startu została wyznaczona na 20 listopada 2013 r.  22 października podjęto jednak decyzję o opóźnieniu startu. Przyczyną było wykrycie błędów w transponderach generujących sygnały synchronizujące czas transmisji danych na innych satelitach. Gaia posiadała transpondery tego samego typu. Tak więc zdecydowano się na ich wymontowanie i wykonanie testów w Europie. Kolejne okno startowe otwierało się 17 grudnia i zamykało 5 stycznia 2014 r. 29 października datę startu ustalono na 20 grudnia. 22 listopada przesunięto ją o 1 dzień do przodu, na 19 grudnia. Na początku grudnia zatankowano paliwo. Następnie satelita został połączony z łącznikiem ze stopniem Fregat. 10 grudnia został połączony ze stopniem Fregat. 12 października zestaw Fregat/Gaia został zamknięty w owiewce. 14 października rakieta Soyuz została umieszczona na stanowisku startowym. Następnie górny zestaw z satelitą został przetransportowany na platformę startową i połączony z rakietą.

Scorus

  • Gość
Odp: Gaia (kompendium)
« Odpowiedź #48 dnia: Styczeń 01, 2014, 17:28 »
PRZEBIEG MISJI

Start satelity Gaia nastąpił dnia 19 grudnia 2013 r. Pojazd wystartował za pomocą rakiety Soyzu 2-1B/Fregat (wersja rakiety Soyuz-STB wyposażona w cyfrowy system kontroli lotu, stopień 3 z silnikiem RD-0124 oraz owiewkę o wysokości 4.1 m) z kosmodromu CSG (Centre Spatial Guyanais) w Kouru w Gujanie Francuskiej, ze stanowiska startowego ELS (Ensemble de Lancement Soyouz). Start miał miejsce o godzinie 09:12:14 UTC. Po 2 minutach od startu, o godzinie 09:14:19 UTC oddzieliły się 4 sekcje stanowiące stopień 1. Nastąpiło to na wysokości 37 mil. Po 3 minutach i 50 sekundach od startu, o 09:16:09 UTC nastąpiło odrzucenie owiewki. O 09:17:44 UTC, po 5 minutach i 25 sekundach od startu silnik stopnia 2 został wyłączony. Chwilę później stopień ten został odrzucony a pracę rozpoczął silnik stopnia 3. Po 9 minutach od startu, o 09:21:19 UTC stopień ten zakończył pracę i został odrzucony. Dalszy lot kontynuował zestaw Fregat/Gaia. Chwilę później silnik stopnia Fregat został uruchomiony po raz pierwszy. Manewr ten przeniósł zestaw Fregat/Gaia na parkingową orbitę okołoziemską. Była to orbita kołowa przebiegająca na wysokości 190 km i charakteryzującą się inklinacją 223.4 stopnia. Potwierdzenie powodzenia tego manewru zostało otrzymane o godzinie 09:25:19 UTC, 13 minut od rozpoczęcia misji. Drugie uruchomienie silników stopnia Fregat nastąpiło po pokonaniu prawie całej orbity, o godzinie 09:34:19 UTC, czyli po 22 minutach od startu. Manewr ten trwał 15 minut i 34 sekundy. Zakończył się o 09:49:19 UTC. Dzięki temu kompleks opuścił orbitę okołoziemską. Znalazł się na hiperbolicznej trajektorii transferowej do docelowego punktu libracji L2 układu Słońce - Ziemia. Następnie o godzinie 09:54 UTC pojazd oddzielił się od stopnia Fregat. Potem została nawiązana łączność z Ziemią. Pierwszy sygnał z satelity został otrzymany w ESOC (European Space Operations Centre) w Darmstadt w Niemczech o godzinie 09:59 UTC. W dalszej kolejności satelita automatycznie uruchomił system napędowy i uzyskał stabilną orientację przestrzenną. W tym celu włączone zostały silniki skierowane wzdłuż osi -X. Potem pojazd automatycznie rozłożył osłonę przeciwsłoneczną. Zostało to potwierdzone o 10:54 UTC. Cały start przebiegał bez żądnych problemów. Wstępne testy stanu satelity po starcie trwały 2  dni. Ich pomyślne ukończenie oznaczało koniec fazy startu i wstępnych operacji (Launch and Early Orbit Phase - LEOP).
« Ostatnia zmiana: Styczeń 01, 2014, 17:30 wysłana przez Scorus »

Polskie Forum Astronautyczne

Odp: Gaia (kompendium)
« Odpowiedź #48 dnia: Styczeń 01, 2014, 17:28 »

Scorus

  • Gość
Odp: Gaia (kompendium)
« Odpowiedź #49 dnia: Styczeń 01, 2014, 17:30 »
W dalszej kolejności, podczas fazy transferu do punktu L2 wykonane zostaną dalsze testy, przygotowujące do fazy obserwacji naukowych. Obejmą one testy wszystkich systemów satelity. Komponenty wyposażenia naukowego również zostaną uruchomione. Dzięki temu wykonane zostaną analizy działania oraz kalibracja wszystkich komponentów używanych podczas obserwacji naukowych, w tym systemu pomiarowego i systemu mikronapędu. Dlatego tez orientacja przestrzenna satelity względem Słońca będzie taka sama jak na orbicie roboczej. Pojazd będzie stabilizowany obrotowo. Lot statku do punktu L2 potrwa około miesiąca. W tym czasie satelita wykona serię manewrów za pomocą swoich silników.

Scorus

  • Gość
Odp: Gaia (kompendium)
« Odpowiedź #50 dnia: Styczeń 01, 2014, 17:32 »
Dzień po starcie, 20 grudnia satelita wykonał manewr silnikowy który wprowadził go na precyzyjnie wybraną trajektorię lotu do punktu L2. Wstępne testy stanu satelity po starcie trwały 2  dni. Ich pomyślne ukończenie oznaczało koniec fazy startu i wstępnych operacji (Launch and Early Orbit Phase - LEOP). W dalszej kolejności, podczas fazy transferu do punktu L2 wykonane zostały dalsze testy, przygotowujące do fazy obserwacji naukowych. Obejmowały one testy wszystkich systemów satelity. Komponenty wyposażenia naukowego również zostały uruchomione. Dzięki temu wykonane zostały analizy działania oraz kalibracja wszystkich komponentów używanych podczas obserwacji naukowych, w tym systemu pomiarowego i systemu mikronapędu. Dlatego tez orientacja przestrzenna satelity względem Słońca była taka sama jak na orbicie roboczej. Pojazd był stabilizowany obrotowo.

Ostatecznie satelita Gaia wszedł na orbitę Lissajousa wokół punktu L2 położonego w odległości około 1.5 miliona kilometrów od Ziemi w kierunku przeciwsłonecznym. Odpowiedni manewr został wykonany 7 stycznia 2014 r. Posłużyły do tego silniki głównego systemu napędowego. Zmiana szybkości wyniosła 180 m/s. Wcześniej orbity wokół tego punktu były używane podczas misji WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, wyniesiony na orbitę 30.06.2001 r i użytkowany do października 2010 r) oraz Planck i Herschel.  Orbity Lissajousa są naturalnymi sposobami ruchów satelitów wokół współliniowych punktów libracji w układzie dwóch ciał. W teorii są bardzo stabilne, jednak w praktyce są niestabilne dynamicznie. Odchylenia od równowagi kumulują się w czasie, w związku z czym utrzymanie orbity o właściwych parametrach wymaga okresowych manewrów korekcyjnych. Orbity te wymagają jednak manewrów o mniejszych zmianach pędu niż orbity halo w których satelity wykonują prosty ruch po torach kołowych lub eliptycznych.
« Ostatnia zmiana: Sierpień 18, 2014, 01:54 wysłana przez Scorus »

Scorus

  • Gość
Odp: Gaia (kompendium)
« Odpowiedź #51 dnia: Styczeń 01, 2014, 17:32 »
Po wejściu na wstępną orbitę wykonany został manewr korekcyjny, dzięki któremu satelita znalazł się na orbicie roboczej. Ewolucja orbity w czasie była ściśle zależna od jej początkowych parametrów - kąta fazowego i odległości od punktu L2. Były one ustawione i kontrolowane bardzo precyzyjnie. Wybrana orbita była duża, jej wymiary wynosiły 263 000 x 707 000 x 370 000 km a okres obiegu 180 dni. Orbita początkowa przebiegała stosunkowo blisko strefy preubry cienia Ziemi (o średnicy 13 000 km), dzięki czemu okres w który satelita nie wchodził w cień w czasie misji był długi (im bliżej cienia znajduje się początkowa orbita tym dłużej trwa okres pozbawiony zaćmień w ciągu misji). Pojazd nie wejdzie w cień przez okres 6.3 lat, a w przypadku wykonania odpowiednich manewrów korekcyjnych po kilku latach - nawet dłużej. Tym samym nie będzie problemu z generowaniem energii elektrycznej i dużymi zmianami warunków termicznych mogącymi zaburzyć stabilność instrumentu naukowego. Warunki termiczne na orbicie wokół punku L2 są praktycznie niezmienne, co jest kluczowe dla uzyskania precyzyjnych pomiarów astrometrycznych. Tło promieniowania jest też stosunkowo niskie. Parametry orbity operacyjnej zostały wybrane jako kompromis pomiędzy koniecznością zapewnienia odpowiednich warunków wymiany danych, kosztami, parametrami środowiska cieplnego i radiacyjnego, oraz dostępnością za pomocą obecnie używanych rakiet. Wybrana orbita jest optymalna do obserwacji astrometrycznych, ponieważ znajduje się daleko od Ziemi odbijającej światło słoneczne, a ponadto statek  będzie zawsze znajdował się za Ziemią względem Słońca. Tak więc pole widzenia teleskopów nie jest zasłaniane przez Słońce, Ziemię i Księżyc. Program obserwacji wymaga, aby kąt Słońce - satelita - Ziemia nie przekraczał 15 stopni. Zostało to osiągnięte poprzez precyzyjny wybór amplitud orbit. W czasie misji kąt ten będzie powoli oscylował między 0.4 a 5.3 stopnia.
« Ostatnia zmiana: Sierpień 18, 2014, 01:54 wysłana przez Scorus »

Scorus

  • Gość
Odp: Gaia (kompendium)
« Odpowiedź #52 dnia: Styczeń 01, 2014, 17:34 »
 Po dotarciu na orbitę roboczą ropoczęła się faza ostatecznej kalibracji wyposażenia naukowego i testów demonstrujących jego pełną operacyjność. Systemy satelity działały w pełni prawidłowo. W celu zoptymalizowania jakości obrazu rzutowanego przez optykę na płaszczyznę ogniskowej jedno ze zwierciadeł drugiego rzędu zostało przesunięte o 3 mikrometry. Podczas testów zastosowany został specjalny tryb skanowania nieba, w którym podczas każdego obrotu satelity jego instrument pokrywał bieguny ekliptyczne. Tym samym wielokrotnie powtarzane pomiary objęły małe pola wokół biegunów, szerokości 1 stopnia. System mapujący niebo dostarczył obrazów nieba, co nie było przewidywane podczas programu naukowego. Jedno z pierwszych zdjęć przedstawiało gromadę gwiazd NGC 1818 w Wielkim Obłoku Magellana. Za pomocą RVS wykonano również pierwsze obserwacje spektroskopowe dobrze scharakteryzowanych gwiazd. Podobne obserwacje wykonał fotometr.

Podczas testów napotkano kilka problemów, które wydłużyły tą fazę misji. Jednym z nich była obecność zamarzniętej wody na powierzchni zwierciadeł teleskopu, co zmniejszało jego transmisyjność. Woda prawdopodobnie znajdowała się we wnętrzu statku przed starem a jej para uwolniła się po przejściu w próżnię. Było to spodziewane, ale ilość powstałego lodu była większa niż zakładano. W celu usunięcia zanieczyszczeń optyka była nagrzewana. Przyniosło to dobre rezultaty.

Ponadto w obrębie płaszczyzny ogniskowej zaobserwowano większy niż szacowano poziom rozproszonego światła. Jego źródłem było prawdopodobnie częściowo Słońce (część światła słonecznego ulegała dyfrakcji na krawędziach osłony przeciwsłonecznej i dostawała się do teleskopu) a czesiowo inne obiekty astronomiczne tworzące rozmyte tło. Efekt powodowany przez światło słoneczne był prawdopodobnie potęgowany przez odbicia powodowane przez lód osadzony na powierzchni osłony termicznej modułu wyposażenia naukowego. W celu zminimalizowania tego efektu rozważno wystawienie modułu PLM na działanie światła słonecznego. Testy laboratoryjne nie pozwoliły jednak na jednoznaczne potwierdzenie, że lód może zwiększać poziom rozproszonego światła, tak więc nie wykonano takiej procedury. Mogła ona być ryzykowna. Zaburzenia wywoływane przez światło rozproszone w obserwacjach astrometrycznych były zaniedbywane dla obiektów o jasności 15 magnitudo i jaśniejszych. Dokładność pomiarów pozycji wyniosła dla nich 25 mikrosekund kątowych. Dla gwiazd o mniejszej jasności powodował degradację w pomiarach ich pozycji. Dla gwiazd o jasności 20 magnitudo (nominalny limit detekcji) błąd ten sięgał 50% (degradacja z 290 mikrosekund kątowych do 430 mikrosekund kątowych). Problem ten wpływał też na dokładność pomiarów fotometrycznych. Dla gwiazd o jasności 20 magnitudo powodował spadek ich precyzji z 4% do 6 - 8%. Dla gwiazd jaśniejszych pomiary takie były wykonywane nadal z bardzo wysoką precyzją 0.4%. Jednak pomiary astrometryczne i fonometryczne nadal były możliwe dla około miliarda gwiazd lub nawet większej ich liczby, z dokładnością ponad 100 razy większą niż osiągnięta podczas misji Hipparcos. Światło rozproszone miało największych wpływy na pomiary za pomocą spektrometru szybkości radialnych, powodując spadek jego czułości o czynnik 1.5. Zespół misji zoptymalizował jednak oprogramowanie pokładowe tak, aby w jak największym stopniu zminimalizować wpływ światła rozproszonego na pomiary RVS. W związku z tym nadal możliwe było ich wykonanie dla około 150 mln gwiazd.

Innym problemem były większe niż oczekiwano zmiany w kącie podstawowym między teleskopami. Dlatego też wykonano szczegółowe pomiary tych zaburzeń, w celu usunięcia ich podczas analizy danych.

Z drugiej strony testy wykazały, że Gaia może wykonywać pomiary astrometryczne i fotometryczne dla gwiazd o jasności nawet mniejszej od 20 magnitudo. Modyfikacje oprogramowania pozwoliły też na wykonywanie obserwacji wszystkich jasnych gwiazd na niebie, również tych które wcześniej były uważane za zbyt jasne.

Faza testów satelity zakończyła się 29 lipca 2014 r. Następnie pojazd rozpoczął wykonywanie programu naukowego.

W czasie realizacji programu naukowego satelita obraca się w tempie 60 sekund kątowych na sekundę (1 obrót na 6 godzin, czyli 4 obroty na dobę) wzdłuż swojej długiej osi, prostopadłej do pół widzenia teleskopów. Tempo rotacji jest precyzyjnie mierzone, dzięki czemu czas integracji na detektorach został do niej dopasowany z dokładnością na poziomie mikrosekundy. W rezultacie w ciągu 6 godzin dwa teleskopy satelity wykonują skan wszystkich obiektów położonych na kole wielkim sfery niebieskiej prostopadłym do osi obrotu. Kąt rozdzielający oba pola widzenia na sferze niebieskiej (kąt podstawowy) to 106.5°, tak więc obiekt wykryty przez jedno pole pojawia w drugim polu po upływie 106.5 minuty. Oś obrotu satelity nie jest wycelowana w stały kierunek w przestrzeni. Podlega precesji z okresem 63 dni, dlatego też koło wielkie mapowane za pomocą dwóch pól widzenia powoli zmienia się w czasie, co pozwala na wykonanie serii pełnych przeglądów nieba w czasie trwania misji. Średnio dla każdego obiektu w czasie trwania misji uzyskanych zostanie 70 obserwacji. W optymalnych warunkach schemat skanowania nieba (określający ewolucję osi obrotu satelity w czasie) powinien dążyć do zmaksymalizowania kąta ξ między Słońcem a osią obrotu w całym okresie prowadzenia obserwacji oraz zmaksymalizowania poziomu jednorodności pokrycia nieba. Pierwszy warunek wynika z faktu, że przesunięcie paralaktyczne gwiazdy przechodzącej przez pola widzenia jest proporcjonalne do sinusa kąta ξ. Przez to większe wartości kąta ξ przekładają się na większe mierzone paralaksy i większą precyzję pomiarów astrometrycznych pod koniec misji. Jednak konieczność zapewnienia stabilności termicznej i odpowiedniej produkcji mocy za pomocą paneli słonecznej ograniczyły wielkość kąta ξ do 45 stopni. Dlatego też najlepszą strategią okazało się pozwolenie osi obrotu na precesję wokół kierunku do Słońca z maksymalnym kątem 45 stopni. Taka kombinacja rotującego satelity, skanującego niebo wzdłuż koła wielkiego oraz precesji osi obrotu nosi nazwę skanowania obrotowego (Revolving Scanning). Metoda ta została zastosowana wcześniej w misji Hipparcos. Szybkość precesji jest na tyle niewielka, że następujące po sobie skany kół wielkich pokrywają się ze sobą w wystarczającym stopniu, a jednocześnie na tyle duża, że w czasie trwania misji wszystkie gwiazdy  dostatecznie często wchodzą w pola widzenia. Parametry skanowania nieba są aktualizowane co tydzień, w celu adekwatnego pokrycia obszarów nieba o dużej gęstości obiektów. W czasie 5 lat trwania misji oś obrotu wykona 29 obiegów wokół kierunku do Słońca.
« Ostatnia zmiana: Sierpień 18, 2014, 01:55 wysłana przez Scorus »

Scorus

  • Gość
Odp: Gaia (kompendium)
« Odpowiedź #53 dnia: Styczeń 01, 2014, 17:36 »
W trakcie misji będą wykonywane manewry korygujące parametry orbity, zwykle raz na miesiąc. Ponadto przewidywane jest wykonanie pojedynczego manewru zapobiegającego wejściu w cień Ziemi. Nie będą one zaburzać schematu skanowania nieba. Będą wykonywane w nominalnej orientacji przestrzennej satelity, a ponadto będą bardzo krótkie.

Misja nominalna potrwa 5 lat, co pozwoli na osiągnięcie zaplanowanej precyzji pomiarów astrometrycznych na poziomie 3 - 10 μas. Satelita został zaprojektowany do działania przez 6 lat. Ewentualne rozszerzenie misji o 1 rok pozwoli na zwiększenie dokładności pomiarów. Żywotność satelity jest limitowana przez zapas paliwa systemu napędowego i gazu używanego w systemie mikronapędu oraz możliwości unikania zaćmień. W trakcie pięcioletniej misji nominalnej  satelita wykona średnio 70 obserwacji astrometrycznych (x9 kolumn detektorów CCD) dla każdego celu, 70 obserwacji fotometrycznych, oraz 50 obserwacji spektrometrycznych (x3 kolumny CCD) pozwalających na wyznaczenie szybkości radialnych.
Dane naukowe będą przesyłane przez 8 godzin na dobę, do stacji odbiorczych ESA w Cebreros w Hiszpanii i w New Norcia w Australii. Do odbioru posłużą anteny o średnicy 35 metrów. Podczas tych sesji wymiany danych do satelity będą też przekazywane komendy. Szybkość transmisji danych naukowych wyniesie zwykle 4 - 8 Mbps.

Za obsługę misji odpowiada Centrum Operacji Misji (Mission Operation Center - MOC) w ESOC. Większość operacji podczas normalnego zbierania danych naukowych będzie wykonywana zdalnie. Kontakt MOC z satelitą polega zwykle na wysyłaniu komend zawierających instrukcje wykonywane automatycznie na pokładzie satelity, w tym związane z gromadzeniem danych naukowych. W czasie rzeczywistym okresowo będzie analizowana tylko telemetria z komponentów inżynieryjnych i wyposażenia naukowego pojazdu.

Scorus

  • Gość
Odp: Gaia (kompendium)
« Odpowiedź #54 dnia: Styczeń 01, 2014, 17:36 »
 W trakcie misji są wykonywane manewry korygujące parametry orbity, zwykle raz na miesiąc. Ponadto przewidywane jest wykonanie pojedynczego manewru zapobiegającego wejściu w cień Ziemi. Manewry nie zaburzają schematu skanowania nieba. Są wykonywane w nominalnej orientacji przestrzennej satelity, a ponadto są bardzo krótkie.

Misja nominalna potrwa 5 lat, co pozwoli na osiągnięcie zaplanowanej precyzji pomiarów astrometrycznych na poziomie 3 - 10 μas. Satelita został zaprojektowany do działania przez 6 lat. Ewentualne rozszerzenie misji o 1 rok pozwoli na zwiększenie dokładności pomiarów. Żywotność satelity jest limitowana przez zapas paliwa systemu napędowego i gazu używanego w systemie mikronapędu oraz możliwości unikania zaćmień. W trakcie pięcioletniej misji nominalnej  satelita wykona średnio 70 obserwacji astrometrycznych (x9 kolumn detektorów CCD) dla każdego celu, 70 obserwacji fotometrycznych, oraz 50 obserwacji spektrometrycznych (x3 kolumny CCD) pozwalających na wyznaczenie szybkości radialnych.

Dane naukowe będą przesyłane przez 8 godzin na dobę, do stacji odbiorczych ESA w Cebreros w Hiszpanii i w New Norcia w Australii. Do odbioru posłużą anteny o średnicy 35 metrów. Podczas tych sesji wymiany danych do satelity będą też przekazywane komendy. Szybkość transmisji danych naukowych wyniesie zwykle 4 - 8 Mbps.

Za obsługę misji odpowiada Centrum Operacji Misji (Mission Operation Center - MOC) w ESOC. Większość operacji podczas normalnego zbierania danych naukowych będzie wykonywana zdalnie. Kontakt MOC z satelitą polega zwykle na wysyłaniu komend zawierających instrukcje wykonywane automatycznie na pokładzie satelity, w tym związane z gromadzeniem danych naukowych. W czasie rzeczywistym okresowo będzie analizowana tylko telemetria z komponentów inżynieryjnych i wyposażenia naukowego pojazdu.
« Ostatnia zmiana: Sierpień 18, 2014, 01:55 wysłana przez Scorus »

Scorus

  • Gość
Odp: Gaia (kompendium)
« Odpowiedź #55 dnia: Styczeń 01, 2014, 17:37 »
Podstawowe produkty pomiarów astrometrycznych wykonywanych podczas misji - pozycje (α, δ), parakaksy (ω) i ruchy własne (μα, μδ) dla wszystkich obiektów o jasności do 20 mag z precyzją rzędu mikrosekund kątowych (np < 10 μas przy jasności 10 mag, <25 μas przy15 mag i < 300 μas przy 20 mag) zostaną uzyskane dzięki wielostopniowemu systemowi obliczeniowemu. W tym celu połączonej zostaną wszystkie obserwacje uzyskane dla każdego obiektu podczas trwania misji. Około 40 gigabitów danych uzyskiwanych każdego dnia będzie przekształcanych przez wstępny układ obróbki (Initial Data Treatment - IDT) wyprowadzający z surowych danych z CCD  centroidy obrazów gwiazd umożliwiające wyznaczenie parametrów astrometrycznych. Następnie dane te zostaną połączone z poszczególnymi obiektami i wprowadzone do układu określającego model astrometryczny dla obserwacji z jednego dnia (One Day Astrometric Solution - ODAS). Będzie on obliczał położenia obiektów, orientację przestrzenną satelity, oraz parametry kalibracyjne z precyzją na poziomie lepszym od milisekundy kątowej. Rezultaty obróbki prowadzonej przez IDT i ODAS będą zapisywane w głównej bazie danych. Umożliwią przeglądanie rezultatów misji na bieżąco. Następnie będą łączone przez system globalnego modelowania powtarzanych obserwacji astrometrycznych (Astrometric Global Iterative Solution - AGIS). Będzie on traktował wymagane parametry źródeł, orientację przestrzenną satelity oraz parametry kalibracyjne jako zmienne nieznane i próbował znaleźć najlepsze globalne dopasowanie między danymi obserwacyjnymi a najlepszym modelem sformułowanym na bazie wymienionych parametrów nieznanych. Numerycznie będzie to wykonywane poprzez iteracyjne dopasowywanie tych parametrów metodą najmniejszych kwadratów. Iteracja jest kończona gdy dopasowanie jest odpowiednio małe. Rezultaty są następnie zapisywane w głównej bazie danych. Zoptymalizowanie parametrów orientacji przestrzennej i parametrów kalibracyjnych wraz z parametrami źródła w ten sam sposób jest konieczne, ponieważ nie może zostać wykonane na poziomie dokładności rzędu mikosekudy kątowej w żaden inny sposób. Dlatego też dane z misji będą się autokalibrować. W głównym cyklu pracy AGIS będą uwzględniane tylko gwiazdy pojedyncze o niezmiennej jasności, mieszczące się w 5-parametrowym modelu astrometrycznym. Będzie ich około 500 milionów. Dla pozostałych obiektów takich jak układy podwójne i wielokrotne dodatkowy cykl AGIS wyznaczy tylko parametry prowizoryczne. Będzie on uwzględniał modele orientacji przestrzennej i modele kalibracyjne obliczone w poprzedzającym cyklu głównym. Parametry te będą poprawiane przez dedykowane oprogramowanie CU4. Obróbka w systemie AGIS będzie wykonywana co około 6 miesięcy, na coraz większym archiwum danych. Ostatecznie obejmie wszystkie dane uzyskane w trakcie trwania misji, co pozwoli na opracowanie ostatecznego katalogu astrometrycznego. Ogromna ilość uzyskanych danych (około 100 Tb) i iteracyjna natura obróbki będą wymagać zastosowania dużych mocy obliczeniowych. Sama obróbka AGIS będzie wymagała mocy około 10^21 FLOPs. Tak więc obróbka prowadzona z podstawową szybkością 10 FLOPs/s w ESAC potrwałaby wiele miesięcy. Dlatego też użyte zostaną sieci zewnętrzne.

Dane fotometryczne będą obrabiane na Uniwersytecie w Cambridge (Cambridge University). Dane na temat obiektów o zmiennej jasności będą opracowywane w Obserwatorium Genewskim (Geneva Observatory). Wstępne analizy fotometryczne pozwalające na wyszukiwanie gwiazd zmiennych, supernowych itp. będą wykonywane za pomocą standardowych technik fotometrycznych, bezpośrednio po przesłaniu danych na Ziemię. Ponadto wymagane będzie dokładniejsze modelowanie tła i struktur wokół analizowanego obiektu z użyciem kompletnego zestawu danych z misji, ze wszystkich rejestrowanych pasm spektralnych. Ostateczna ponowna analiza po zakończeniu misji wykorzysta korzyści wynikające z astrometrycznego określenia pozycji centroidów obrazów gwiazd, pozwalające na precyzyjne opisanie funkcji rozciągania źródła punktowego istotnej dla fotometrii.

Za obróbkę danych spektrometrycznych ze spektrometru szybkości radialnych będzie odpowiadała Francuska Agencja Kosmiczna (Centre National D'études Spatiales - CNES) z siedzibą w Tuluzie, zapewniając wszystkie wymagane składniki sprzętu i oprogramowania. Zajmie się również wyprowadzaniem parametrów astrofizycznych (temperatur powierzchniowych, wskaźnika metaliczności czyli stosunku M/H i log g) i klasyfikowaniem obiektów. W czasie misji nominalnej RVS zarejestruje około 5 miliardów spektrogramów. Obróbka tego zestawu danych będzie złożonym problemem ze względu na jego duży rozmiar oraz konieczności uwzględnienia pomiarów astrometrycznych i fotometrycznych z wielu epok. Posłużą do tego w pełni automatyczne metody informatyczne. Szybkości radialne będą wyznaczane poprzez wzajemne porównywanie spektrogramów z odpowiednimi matrycami (maskami). Wstępne oszacowania parametrów atmosfer gwiazd wyprowadzone z pomiarów fotometrycznych i astrometrycznych pozwolą na wybranie najwłaściwszej matrycy. Dla gwiazd jaśniejszych od 15 mag możliwe będzie wyznaczenie szybkości radialnej na podstawie pojedynczej obserwacji. Dla gwiazd słabszych dodanie spektrogramów uzyskanych podczas około 40 obserwacji pozwoli na stosunkowo precyzyjne wyznaczenie radialnej szybkości średniej. Parametry atmosfer będą również wyprowadzane z uzyskiwanych spektrogramów w celu porównania z biblioteką referencyjnych spektrogramów gwiazd. Określenie parametrów fizycznych źródła będą zależeć też od pozostałych danych z misji. Dane astrometryczne ograniczą wartości ciążenia powierzchniowego a dane fotometryczne - wielu parametrów astrofizycznych. Dlatego też podczas finalnej obróbki łączone będą wszystkie trzy rodzaje informacji w złożony sposób. Wykonanie takiej obórki dla milionów obiektów będzie wymagało zastosowania dużej mocy obliczeniowej. W tym, celu wykorzystane zostaną systemy informatyczne oparte na sieciach neutronowych. Wstępny system klasyfikujący będzie rozdzielał zarejestrowane obiekty na gwiazdy i obiekty innych typów. Następnie będą one analizowane przez wyspecjalizowane podsieci. Przygotowany system komputerowy charakteryzuje się mocą obliczeniową na poziomie 6000 GFLOPs (6000 mln operacji na sekundę). Pod koniec misji konieczne będzie zastosowanie do 6000 procesorów.

Obróbka danych z podstawowej bazy projektu prowadzona w architekturze Data Grid pozwoli na wyprowadzanie z niej określonych zestawów danych, np. wszystkich obserwacji fotometrycznych dla danego obiektu na potrzeby analizy krzywej zmiany blasku lub danych astrometrycznych na potrzeby analiz orbit w układzie podwójnym, przepuszczanie ich przez odpowiednie algorytmy i zapisanie rezultatów w bazie. Poszczególne procesy będą zależne od siebie w złożony sposób. Dla przykładu w trakcie określania szybkości radialnych zostaną zastosowane maski spektralne oparte na właściwościach fizycznych badanych gwiazd oszacowanych na bazie obserwacji astrometrycznych i fotometrycznych. Rezultaty oszacowań szybkości radialnych będą wpływać na sposób przetwarzania danych do analiz układów podwójnych oraz na globalne dopasowywanie pozycji dla pobliskich gwiazd o dużym ruchu własnym (uwzględnienie przyspieszania wynikającego z perspektywy). Pozycje wyznaczone astrometrycznie będą wprowadzane do układu obróbki danych fotometrycznych, uściślając krzywe zmian blasku używane do analiz układów podwójnych, tranzytów planet pozasłonecznych i in. Tak więc wszystkie algorytmy będą oddziaływały ze sobą w kontrolowany i wysoce wydajny sposób.

Scorus

  • Gość
Odp: Gaia (kompendium)
« Odpowiedź #56 dnia: Styczeń 01, 2014, 17:37 »
Produkty z misji będą opracowywane już w trakcie jej trwania. Uzyskanie ostatecznych rezultatów będzie jednak wymagało uwzględnienia wszystkich zebranych danych. Pierwsze dane fotometryczne pozwalające na planowanie obserwacji za pomocą innych satelitów i obserwatoriów będą wydawane stosunkowo szybko po rozpoczęciu programu naukowego. Ponadto dość szybko będą udostępniane informacje na temat planetoid typu NEO. Generalnie obserwacje dotyczące pojedynczych epok i tranzytów zostaną wydane w ramach głównego katalogu z misji. Jednak wraz z danymi na temat gwiazd zmiennych wydawane będą też zestawy danych dotyczące pojedynczych epok. Ponadto gdy będzie istniało duża potrzeba wykorzystania takich danych do badań zostaną one opracowane na indywidualne zamówienie. Pierwsze edycje danych nie będą obejmowały wszystkich obiektów w gęstych polach gwiazd, zwłaszcza gwiazd o jasności mniejszej od 15 mag. Pierwsze wydanie danych jest spodziewane po 22 miesiącach od startu. Katalog ten obejmie pozycje (α, δ) i jasności wszystkich gwiazd zachowujących się jak pojedyncze o akceptowalnym błędzie w wyznaczaniu pozycji na 90% sfery niebieskiej; dane z pomiarów kalibracyjnych wokół biegunów ekliptycznych; oraz dane na temat gwiazd obecnych w katalogu z misji Hipparcos opracowane w ramach projektu pomiarów ruchów własnych stu tysięcy gwiazd (Hundred Thousand Proper Motion Project - HTPM). Drugi katalog zostanie wydany po około 28 miesiącach od startu. Obejmie on: 5-parametrowe modele astrometryczne dla obiektów zachowujących się jak gwiazdy pojedyncze na co najmniej 90% sfery niebieskiej; zintegrowaną fotometrię BP/RP z zadowalającymi marginesami błędów dla obiektów dla których wyznaczono podstawowe parametry astrofizyczne; oraz średnie szybkości radialne dla obiektów nie wykazujących zmienności tego parametru (około 90% jasnych gwiazd). Trzeci katalog, wydany po około 40 miesiącach od startu obejmie modele orbit i szybkości radialne oraz 5-parametrowe modele astrometryczne dla układów podwójnych o okresach pomiędzy 2 miesiącami a 75% dotychczasowego czasu obserwacyjnego; klasyfikacje obiektów i ich parametry astrofizyczne wraz ze spektrogramami BP/RP i/lub SRV z których zostały wyprowadzone (dla obiektów zachowujących się w sposób przewidywalny spektrometrycznie i spektrofotometrycznie); oraz średnie szybkości radialne dla gwiazd nie wykazujących zmian jasności oraz posiadających oszacowane parametry atmosfer. Czwarta wersja katalogu, opracowana po około 65 miesiącach od startu obejmie klasyfikację gwiazd zmiennych wraz z danymi fotometrycznymi dla poszczególnych epok na których została oparta; dane na temat ciał Układu Słonecznego wraz z modelami ich orbit i obserwacjami dla pojedynczych epok; oraz katalog gwiazd podwójnych i wielokrotnych. Ostateczna wersja katalogu zostanie wydana po około trzech latach od zakończenia misji nominalnej. Obejmie ona: pełne katalogi danych astrometrycznych, fotometrycznych i szybkości radialnych; wszystkie dostępne modele gwiazd zmiennych oraz podwójnych i wielokrotnych; klasyfikacje źródeł oraz różnorodne parametry astrofizyczne wyprowadzone z danych BP/RP, SRV oraz astrometrycznych dla gwiazd, nierozdzielnych układów podwójnych, galaktyk i kwazarów (niektóre parametry mogą nie być dostępne dla słabych gwiazd); wykaz planet pozasłonecznych; epoki i dane na temat tranzytów dla wszystkich obiektów; oraz wszystkie dane naziemne zebrane na potrzeby obróbki danych z misji.
« Ostatnia zmiana: Styczeń 01, 2014, 17:39 wysłana przez Scorus »

Offline pogrzex

  • Weteran
  • *****
  • Wiadomości: 817
Odp: Gaia (kompendium)
« Odpowiedź #57 dnia: Styczeń 02, 2014, 19:33 »
Dzięki ;) GAIA to egzoplanetarny wymiatacz :)
'pierd.... Aphopis czy inny dziad i wała bedzieta mieli ze swoich grubych portfeli'

Offline pogrzex

  • Weteran
  • *****
  • Wiadomości: 817
Odp: Gaia (kompendium)
« Odpowiedź #58 dnia: Wrzesień 29, 2015, 20:03 »
Nie mogę się dokopać do informacji jaka może być najdalsza paralaksa zmierzona przez sondę GAIA powiedzmy z błędem 10%, 20%, 30%, a jaka analogicznie może być zmierzona przez teleskop Hubble'a. I kolejna rzecz, która mnie trapi to jakie paralaksy mogą mierzyć obecnie naziemne obserwatoria jak VLT? Czy ktoś z Was by się orientował w tym?
'pierd.... Aphopis czy inny dziad i wała bedzieta mieli ze swoich grubych portfeli'

Offline pogrzex

  • Weteran
  • *****
  • Wiadomości: 817
Odp: Gaia (kompendium)
« Odpowiedź #59 dnia: Październik 10, 2015, 11:02 »
Odkopię, czy ktoś byłby w stanie doszukać się tych informacji?
'pierd.... Aphopis czy inny dziad i wała bedzieta mieli ze swoich grubych portfeli'

Polskie Forum Astronautyczne

Odp: Gaia (kompendium)
« Odpowiedź #59 dnia: Październik 10, 2015, 11:02 »