Hào quang lớn của Euclid xung quanh điểm nhỏ vô tận

Hoạt ảnh này, được tạo bằng cách sử dụng “Gaia Sky”, hiển thị đường đi của Euclid từ Trái đất đến vị trí hữu ích và độc đáo này trong không gian. Nằm cách Trái đất khoảng 1,5 triệu km theo hướng ngược với Mặt trời, điểm Lagrange thứ hai (hay điểm Libration) cách xa hơn Mặt trăng của chúng ta khoảng bốn lần.

Euclid sẽ dành khoảng một tháng để đến ‘L2’, sau đó là sáu năm theo kế hoạch trên quỹ đạo, từ đó nó sẽ nghiên cứu bản chất bí ẩn của vật chất tối và năng lượng tối chiếm 95% Vũ trụ của chúng ta, nhưng rất ít điều được biết đến. .

Điểm Lagrange là gì?

Điểm Lagrange 2 là một trong năm điểm Lagrange nằm ở những vị trí cố định xung quanh Mặt Trời và Trái Đất. Các điểm thực sự, bản thân chúng vô hình, có kích thước vô cùng nhỏ và được tạo ra khi lực hấp dẫn của hai vật thể lớn tạo ra một ‘lực hướng tâm’ cho phép một vật thể ở những vị trí này quay cùng với chúng.

Sự cân bằng giữa các lực ‘đẩy’ và ‘kéo’ này dẫn đến năm ốc đảo hấp dẫn trong vùng lân cận của hai vật thể chuyển động khối lượng lớn bất kỳ. Như vậy, các vệ tinh trên quỹ đạo xung quanh các điểm Lagrange cần ít công việc và nhiên liệu hơn nhiều để duy trì vị trí tại đây.

Trong một thế giới lý tưởng, tàu vũ trụ sẽ ở trên quỹ đạo ở đây mãi mãi mà không cần bất kỳ sự trợ giúp nào. Tuy nhiên, giống như đặt một cây bút chì trên ngón tay của bạn, thực tế có một chút khác biệt. Về mặt toán học, cả hai đều dễ dàng, nhưng cũng giống như sự dao động do hơi thở của một người có thể khiến bút chì bị đổ, các yếu tố không thể đoán trước trong không gian có nghĩa là tàu vũ trụ cũng có thể bắt đầu đi lang thang.

Một yếu tố chính là ‘hơi thở’ của Mặt trời của chúng ta. Áp suất bức xạ mặt trời – nghĩa đen là lực nhỏ do các photon ánh sáng tác động lên các vật thể – không thể đoán trước nhưng có tác dụng thực sự. Cứ bốn tuần một lần, một cuộc điều động nhỏ sẽ được chỉ huy bởi các bộ điều khiển trên mặt đất tại trung tâm điều khiển nhiệm vụ của ESA ở Đức, để duy trì quỹ đạo của Euclid.

Tại sao lại là ‘L2’?

Điểm Lagrange thứ hai lý tưởng cho các nhiệm vụ thiên văn học vì chúng có thể giữ Mặt trời, Trái đất và Mặt trăng ở phía sau mọi lúc, vì vậy chúng không cản trở việc quan sát, đồng thời có được cái nhìn rõ ràng về không gian sâu và hướng ăng-ten trở lại Trái đất để duy trì liên lạc chặt chẽ.

Ánh sáng mặt trời vĩnh viễn trên Euclid ở L2 cũng giữ cho kính thiên văn ổn định nhiệt, cho phép độ ổn định cực cao cần thiết cho các quan sát phơi sáng lâu của thiết bị.

Quỹ đạo của Euclid quanh điểm Lagrange 2 lớn, lớn hơn quỹ đạo của Mặt trăng quanh Trái đất. Trên thực tế, vào thời điểm Euclid quay hết một vòng quanh L2, Mặt trăng sẽ quay quanh Trái đất sáu vòng. Xét về khoảng cách, ‘bán kính’ quỹ đạo của Euclid thay đổi từ khoảng 400 000 km ở điểm gần tâm nhất và lên tới 800 000 km ở điểm xa nhất.

Lý do cho quỹ đạo lớn này là nó gần như miễn phí, xét về mặt nhiên liệu, để đến đó. Độ chính xác của tên lửa phóng sứ mệnh vào quỹ đạo quầng sáng lớn như vậy xung quanh L2 càng cao thì càng cần ít nhiên liệu để thực hiện các thao tác hiệu chỉnh – và Euclid chỉ yêu cầu một thao tác hiệu chỉnh nhỏ sau khi phóng trên Space X Falcon 9.

Nhiệm vụ của Euclid sẽ kết thúc như thế nào?

Bất chấp khoảng cách của nó, điểm Lagrange thứ hai được coi là quỹ đạo Trái đất. Do đó, các nhiệm vụ ở đây bị ràng buộc bởi các quy định quốc tế về sử dụng không gian bền vững.

ESA, cũng phù hợp với cam kết Zero Debris của riêng mình, đã thiết kế một cơ chế xử lý sao cho khi nhiệm vụ của Euclid kết thúc, nó sẽ được hướng vào quỹ đạo nhật tâm – quỹ đạo giống như quỹ đạo của Trái đất quanh Mặt trời. Trong ít nhất 100 năm, xác suất Euclid quay trở lại hệ thống Trái đất-Mặt trăng sẽ rất, rất nhỏ. Đến lúc đó, có thể sử dụng các kim loại có giá trị như vậy trong không gian!

Euclid sẽ là sứ mệnh thứ năm của ESA tại điểm Lagrange 2. Cùng với đài quan sát Gaia và Kính viễn vọng Không gian James Webb của NASA/ESA, nó cũng đi theo quỹ đạo của Herschel và Planck, để làm sáng tỏ những bí ẩn trong Vũ trụ của chúng ta.

bầu trời Gaia là một phần mềm trực quan thiên văn, 3D, thời gian thực chạy trên Windows, Linux và macOS. Nó được phát triển trong khuôn khổ của ESA Nhiệm vụ Gaia để lập biểu đồ khoảng 1 tỷ ngôi sao trong Thiên hà của chúng ta trong nhóm Gaia của Viện thiên văn học Rechen (ZAH, Đại học Heidelberg).