Elkészült a Gaia milliárd pixeles „szeme”
(Rovat: Űrcsillagászat Európában, Távoli világok kutatói - 2011.07.13 07:15.)

106 különálló CCD detektorból rakták össze az ESA 2013-ban indítandó űrobszervatóriumának legfontosabb berendezését.

Ez a valaha készített legnagyobb digitális „kamera”, amely űreszköz fedélzetére kerül. A mozaikszerűen elhelyezett 106 CCD (Charge Coupled Device, töltéscsatolt eszköz) összességében közel egymilliárd pixelt (képpontot) biztosít a Gaia „szeméhez”.

Szabad (emberi) szemmel a legfényesebb néhány ezer csillag látható az égen. A Gaia ennél sokszorta érzékenyebb lesz: a Tejútrendszer mintegy egymilliárd (!) csillagának fogja megmérni a rendkívül pontos pozícióját, elmozdulását, távolságát, fényességét és színét. Emellett saját galaxisunkon jóval túlról, távoli galaxisokról és kvazárokról is gyűjt adatokat. De közvetlen közelünkben a Naprendszer kis égitestjeit is vizsgálja.

A Gaia felépítésének vázlata. (Kép: ESA)

A Gaia a Nap–Föld rendszer külső Lagrange-pontjába (L2), tőlünk mintegy másfél millió km-re kerül, ahol egy év alatt kerüli majd meg a Napot. Indítását Kourouból, Szojuz-Fregat hordozórakétával tervezik, a jelenleg érvényes menetrend szerint 2013 elején. Remélt öt éves működése alatt, lassú forgás közben többször szisztematikusan feltérképezi az egész égboltot. Az űrobszervatórium két, egymással 106,5°-ot bezáró optikai tengelyű távcsővel méri fel a csillagok helyzetét. A távcsövek a fókuszsíkba gyűjtik a fényt, amelyben a detektor három fő része különböző tudományos berendezéseket szolgál ki. Az asztrometriai műszeregyüttes végzi a pontos égi pozíciók meghatározását. A kék és vörös színekben érzékeny fotométerek (Blue and Red Photometers , BP/RP) a csillagok színét mérik, amiből következtetni lehet azok fizikai paramétereire. A színképelemző (Radial-Velocity Spectrometer, RVS) pedig – a színképvonalak eltolódásának meghatározása révén – alkalmas a csillagok látóirányú sebességének mérésére is.

A CCD mozaikok elrendezési vázlata a Gaia fókuszsíkjában. A 106 CCD mozaik összesen 938 millió pixelt tartalmaz. (Kép: ESA / Alexander Short)

A Gaia érzékeny CCD-i a szokványos digitális fényképezőgépekben és kamerákban levő társaik „előkelő rokonai”. A felhasznált 106 csipet az angol e2v Technologies cég készítette. A téglalap alakú, 4,7 cm × 4 cm-es, hajszálnál is vékonyabb egységeket Franciaországban, az EADS Astrium toulouse-i gyárában szerelték össze fáradságos munkával. A munka a Gaia szondát készítő fővállalkozó űripari cég tisztaszobájában egész májusban folyt, két műszakban. Naponta átlag négy mozaikdarabot illesztettek össze, hogy végül előálljon a fókuszsíkba kerülő, hét sorból álló, 0,5 m × 1 m-es méretű óriási CCD detektor.

Munkában a Gaia CCD detektorának összeállítói...

...és az elkészült mű. (Képek: Astrium)

A CCD-darabokat egy szilícium-karbid (SiC) anyagú felületre helyezték. A különlegesen ellenálló, kis hőtágulási együtthatóval rendelkező, ugyanakkor rendkívül könnyű anyagból épül a Gaia szerkezeti elemeinek a legtöbbje is. A mérési zaj csökkentése érdekében a CCD-k üzemi hőmérséklete –110°C lesz.