Επιχείρηση «ξεπάγωμα» για το τηλεσκόπιο που μελετά το σκοτεινό Σύμπαν

Το τηλεσκόπιο Euclid του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA) χάνει σταδιακά την όραση του, καθώς στρώματα μορίων νερού έχουν παγώσει πάνω στα κάτοπτρα του. Αυτά είναι άσχημα νέα για μια αποστολή που έχει ως στόχο την παρατήρηση του σκοτεινού Σύμπαντος με τη χρήση υπερευαίσθητων καμερών, αλλά η ομάδα που υποστηρίζει το τηλεσκόπιο έχει καταλήξει σε ένα σχέδιο για να κρατήσει το Euclid “ζεστό” στα κρύα βάθη του Διαστήματος.

Το Euclid εκτοξεύτηκε τον Ιούλιο του 2023 για να μελετήσει το σκοτεινό Σύμπαν, τα μέρη του Σύμπαντος που αποτελούνται από σκοτεινή ενέργεια και σκοτεινή ύλη, χρησιμοποιώντας μια κάμερα ορατού φωτός (VIS), μια κάμερα κοντά στο υπέρυθρο και ένα φασματόμετρο (NISP). Λίγο μετά την εκτόξευσή του, η επιστημονική ομάδα της αποστολής άρχισε να βαθμονομεί τα όργανα του τηλεσκοπίου. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, τα μέλη της ομάδας παρατήρησαν μια σταδιακή πτώση στην ποσότητα του φωτός που μετρήθηκε από αστέρια που παρατηρούνταν επανειλημμένα με το VIS.

“Ορισμένα αστέρια στο Σύμπαν ποικίλλουν ως προς τη φωτεινότητά τους, αλλά η πλειονότητα τους είναι σταθερή για πολλά εκατομμύρια χρόνια“, ανέφερε σε δήλωσή του ο Mischa Schirmer, επιστήμονας βαθμονόμησης του Euclid. “Έτσι, όταν τα όργανά μας εντόπισαν μια αμυδρή, σταδιακή μείωση των φωτονίων που εισέρχονταν, ξέραμε ότι δεν έφταιγαν αυτά, αλλά εμείς“.

Μετά από μήνες ερευνών, η ομάδα πιστεύει τώρα ότι διάφορα στρώματα μορίων νερού έχουν πιθανώς παγώσει πάνω στα κάτοπτρα των οπτικών οργάνων του Euclid. Πρόκειται για ένα πολύ λεπτό στρώμα πάγου νερού, πάχους ίσως μερικών δεκάδων νανομέτρων (περίπου το ίδιο πλάτος με μια αλυσίδα DNA), αλλά ήταν αρκετό για να επηρεάσει την εξαιρετικά ευαίσθητη όραση του Euclid. Το τηλεσκόπιο πιθανότατα απορρόφησε το νερό από τον αέρα κατά τη συναρμολόγησή του στη Γη και τώρα απελευθερώνει σταδιακά αυτό το νερό από τμήματα του διαστημικού τηλεσκοπίου, σύμφωνα με τον ESA. Στις παγωμένες θερμοκρασίες του Διαστήματος, αυτά τα μόρια νερού που απελευθερώνονται θα κολλήσουν στην πρώτη επιφάνεια στην οποία θα προσγειωθούν.

Το Euclid βρίσκεται σήμερα περίπου 1,5 εκατομμύρια χιλιόμετρα μακριά από τη Γη, όπου οι θερμοκρασίες μπορούν να πέσουν στους -270 βαθμούς Κελσίου. Τα παγωμένα μόρια νερού είναι ένα συνηθισμένο πρόβλημα για τα διαστημικά σκάφη σε αυτές τις αποστάσεις, αλλά το Euclid πρέπει να έχει το οπτικό του σύστημα όσο το δυνατόν λιγότερο παγωμένο για να μπορεί να παρατηρεί το σκοτεινό Σύμπαν.

Προκειμένου να συμβάλει στον μετριασμό του προβλήματος παγωμένου νερού του τηλεσκοπίου, η ομάδα κατέληξε σε ένα σχέδιο θέρμανσης του διαστημικού σκάφους χρησιμοποιώντας μια διαδικασία απολύμανσης που αναπτύχθηκε πριν από την εκτόξευση. Ωστόσο, η ενεργοποίηση των θερμαντήρων του τηλεσκοπίου επί του σκάφους θα μπορούσε να επηρεάσει τη μηχανική δομή του, προκαλώντας ενδεχομένως διαστολή που δεν θα του επέτρεπε να επανέλθει στο αρχικό του μέγεθος.

Αντ’ αυτού, το κέντρο ελέγχου της αποστολής θα στείλει εντολές για τη θέρμανση χαμηλού κινδύνου οπτικών τμημάτων του διαστημικού τηλεσκοπίου, ξεκινώντας με δύο από τα κάτοπτρα του Euclid που μπορούν να θερμανθούν ανεξάρτητα, σύμφωνα με τον ESA. Εάν αυτό δεν διορθώσει το πρόβλημα, τότε η ομάδα θα συνεχίσει να θερμαίνει άλλες ομάδες κατόπτρων του Euclid.

“Η αποπαγοποίηση θα πρέπει να αποκαταστήσει και να διατηρήσει την ικανότητα του Euclid να συλλέγει φως από αυτούς τους αρχαίους γαλαξίες, αλλά είναι η πρώτη φορά που κάνουμε αυτή τη διαδικασία“, δήλωσε ο Reiko Nakajima, επιστήμονας του οργάνου VIS. “Έχουμε πολύ καλές εκτιμήσεις για το σε ποια επιφάνεια κολλάει ο πάγος, αλλά δεν θα είμαστε σίγουροι μέχρι να το κάνουμε“.

Πρόκειται για μια πειραματική διαδικασία, αλλά αξίζει το ρίσκο, καθώς ο πάγος του νερού θα μπορούσε ενδεχομένως να θέσει σε κίνδυνο την ικανότητα του Euclid να ερευνά το ένα τρίτο του ουρανού με πρωτοφανή ευαισθησία -αρκετή για να εντοπίζει τους μικρότερους γαλαξίες.

Το Euclid έχει ανακάμψει και στο παρελθόν από μια ανησυχητική δυσλειτουργία. Λίγο μετά την εκτόξευση του, οι λεπτοί αισθητήρες καθοδήγησης του τηλεσκοπίου έχαναν περιστασιακά τα αστέρια-οδηγούς, που είναι ένας τρόπος για να στοχεύει το τηλεσκόπιο με ακρίβεια σε περιοχές του Σύμπαντος. Η ομάδα που βρίσκεται στη Γη κατάφερε να σχεδιάσει ένα patch για το λογισμικό του Euclid, επιτρέποντας την πλήρη αποκατάσταση του.

[ESA]