سنگ ریزی به اندازه دانه شن سپر تلسکوپ ۸۰۰ میلیون دلاری گایا را سوراخ کرد
فضا محیطی سخت و دشوار است، حتی برای پیشرفته‌ترین فضاپیماها. تلسکوپ گایا سازمان فضایی اروپا (ESA) که مأموریتی برای نقشه‌برداری از یک میلیارد ستاره در کهکشان راه شیری ما دارد، اخیراً با مشکلات عملیاتی عمده‌ای مواجه شد.
در ماه آوریل، یک میکرومترئورید به تلسکوپ فضایی برخورد کرد و باعث خسارت به پوشش محافظ گایا شد.
این می‌تواند عملکرد تلسکوپ فضایی را تهدید کند که گفته می‌شود با هزینه بیش از ۸۰۰ میلیون دلار ساخته شده است.
سنگ فضایی و ذرات پرانرژی از خورشید
میلیون‌ها میکرومترئورید کوچک در زمین به طور بی‌خطر در جو می‌سوزند، اما گایا با واقعیت متفاوتی مواجه است. در فاصله 1.5 میلیون کیلومتری در نقطه L2 تقریباً 1.5 میلیون کیلومتری دور از سیاره ما قرار دارد و فراتر از سپر محافظتی زمین قرار دارد. این برخوردها خطری شناخته شده هستند و طراحی گایا شامل تدابیری برای مقابله با آنها است.
معمولاً این سنگ‌های کوچک مشکل‌ساز نیستند، اما این بار یکی سریعاً آمد و در زاویه‌ای نادرست برخورد کرد.
یک سوراخ کوچک در سپر گایا را سوراخت کرد. این سوراخ یک مقدار کمی از نور خورشید را عبور می‌دهد که تنها یک میلیارد از شدت نور خورشید در زمین است. حتی یک مقدار کم از نور می‌تواند باعث اختلال در ابزارهای بسیار حساس گایا شود.
در حالی که مهندسان با مسئله میکرومترئورید سروکار داشتند، مشکل دیگری نیز پدیدار شد. دوربین قدرتمند میلیارد پیکسلی گایا از دستگاه‌های شارژ کوپله (CCDs) استفاده می‌کند که آشکارسازهای نوری منحصربه‌فردی هستند.
این‌ها نور دیده شده را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کنند که فضاپیما می‌تواند آنها را درک کند.
مهندسان ESA متوجه شدند که یکی از ۱۰۶ CCD گایا خراب شده است. هر CCD برای یک任务 خاص طراحی شده است و خرابی یکی از آنها تأثیر بسزایی بر ظرفیت سنسور برای تأیید تشخیص ستاره دارد.
در اعلامیه ESA آمده است: «بدون این سنسور برای تأیید مشاهده‌هایش، گایا شروع به ثبت هزاران تشخیص غلط کرد».
علت دقیق خرابی الکترونیکی CCD مشخص نیست، اما با یک طوفان خورشیدی شدید همزمان شده بود که باعث نمایش‌های نور شمالی در برخی از قسمت‌های جهان شد.
ابتدا گایا فقط برای حدود شش سال در فضا برنامه‌ریزی شده بود، اما تقریباً دو برابر آن مدت در آنجا بوده است. در سال‌های اخیر، گایا توانسته است در برابر تابش مقاومت کند.
ESA برجسته کرده است که این رویداد شدید اخیر ممکن است آن را به حد خود رسانده باشد.
چگونه ESA مسئله را حل کرد
مهندسان از مراکز مختلف، دفاع فضایی ایرباس و سایر کارشناسان با هم آمدند تا این مشکلات را حل کنند. آنها نمی‌توانستند به طور فیزیکی از فاصله 1.5 میلیون کیلومتری گایا را تعمیر کنند، بنابراین راه حل با نرم‌افزار انجام شد. با تنظیم نحوه تشخیص ستارگان در نرم‌افزار گایا، توانستند تعداد تشخیص‌های غلطی که ناشی از نور پراکنده و مشکل CCD بودند را به طور قابل توجهی کاهش دهند.
ادموند سرپل، مهندس عملیات فضاپیما گایا در ESOC در اعلامیه مطبوعاتی توضیح داد: «گایا به طور معمول روزانه بیش از 25 گیگابایت داده به زمین ارسال می‌کند، اما این مقدار بسیار بیشتر خواهد بود اگر نرم‌افزار داخلی فضاپیما ابتدا تشخیص‌های غلط ستاره را حذف نمی‌کرد».
سرپل افزود: «هر دو اتفاق اخیر این فرآیند را مختل کردند. در نتیجه، فضاپیما شروع به تولید تعداد زیادی تشخیص غلط کرد که سیستم‌های ما را غرق کرد. با این حال، با تنظیم دقت تشخیص نرم‌افزار گایا که یک نقطه ضعیف نور را به عنوان ستاره می‌شناسد، توانستیم تعداد تشخیص‌های غلطی که ناشی از نور پراکنده و مشکل CCD بودند به طور قابل توجهی کاهش دهیم».
در حالی که مشکلات فوری تحت کنترل است، مأموریت گایا همچنان حساس باقی مانده است. طبیعت غیرقابل پیش‌بینی فضا ممکن است در آینده مشکلاتی برای سخت‌افزار فرسوده‌شده‌اش ایجاد کند.
رصدخانه فضایی گایا در سال ۲۰۱۳ پرتاب شد. این فضاپیما در حال کار بر روی ایجاد یک نقشه سه‌بعدی دقیق از کهکشان راه شیری و فراتر از آن است. علاوه بر این، اطلاعاتی درباره حرکت، روشنایی، دما و ترکیب ستارگان جمع‌آوری می‌کند. این رویکرد جامع ممکن است به دانشمندان در فهم منشأ، ساختار و تاریخچه تکاملی کهکشان ما کمک کند.
