Test kamery hledače exoplanet

Test kamery hledače exoplanet

15. března 2021

Klíčová technologie evropského lovce exoplanet, teleskopu PLATO, prošla vakuovým testem, který měl prověřit, že základ této mise bude fungovat správně. Testovací maketa kamery vysoké 80 centimetrů s průměrem objektivu 12 centimetrů strávila 17 dní v termálně-vakuové komoře. Zkoušky proběhly v technologickém středisku Evropské kosmické agentury ESTEC v nizozemském Noordwijku a napodobovaly se při nich podmínky, kterým bude teleskop čelit ve vzdálenosti 1,5 milionu kilometrů od země, kde bude jeho pracoviště.

Schéma jednoho teleskopu mise PLATO.
Zdroj: http://sci.esa.int

„PLATO (PLAnetary Transits and Oscillations of stars) se bude nacházet v libračním centru L2 (soustavy Slunce – Země pozn. překl.) a ponese 26 těchto kamer, které budou mířit na stejné hvězdy. Dokáží pořídit snímek každých 25 sekund, v případě dvou centrálních kamer pak každé 2,5 sekundy. To celé potrvá nejméně dva roky, aby bylo možné zachytit drobné poklesy jasnosti hvězd způsobené tím, že před nimi z našeho pohledu přechází exoplanety,“ popisuje Yves Levillain, inženýr systémů projektu PLATO a dodává: „Tím, že se bude pozorovat tolika jednotlivými teleskopy najednou a navíc v pravidelném tempu, měli bychom získat mnohem lepší poměr signálu vůči šumu, než kdybychom použili jeden velký teleskop. Každá kamera bude vybavena 4 CCD čipy s rozlišením zhruba 20,3 megapixelu, přičemž celkové rozlišení jedné běžné kamery bude 81,4 megapixelu a u celého teleskopu PLATO to bude 2,11 gigapixelu. To je největší rozlišení ze všech kosmických misí. Očekáváme, že dál od vlivu slunečního záření bychom mohli být schopni zaznamenat dokonce také přítomnost exoplanet o velikosti Země, kde by se mohl teoreticky vyvinout život. Mohli bychom dělat třeba i hvězdnou seismologii, sbírat důkazy o hvězdotřseních hvězd, které budeme pozorovat.“

Testovací exemplář kamery teleskopu PLATO ke strukturálním a tepelným zkouškám vyfocený v simulátoru kosmického prostředí.
Zdroj: https://www.esa.int/

Ze všeho nejdříve však musí odborníci s jistotou vědět, že jejich návrh kamer je správný. Strukturální a termální model kamery připravily instituce a firmy z celé Evropy a jedná se o téměř přesnou repliku letového modelu – chybí pouze přesné usazení čoček. „Umístili jsme kameru do našeho kosmického simulátoru VTC-1.5 a s pomocí kapalného dusíku jsme ji udržovali při teplotě okolo – 80 °C,“ popisuje Matteo Appolloni z ESTECu a dodává: „Ze všeho nejdříve se chtěl tým ujistit, že byly teplotní modely správné – kamera reagovala podle očekávání na změny teplot. Dalším úkolem těchto zkoušek byla kontrola inovativní zaostřovací metody založené na teplotě.“

K dosažení požadované vysoké optické přesnosti, je ohnisková vzdálenost každé kamery na PLATO lehce přizpůsobena droboučkým změnám teploty, které způsobí její zvětšení či smrštění. Změna teploty o jediný stupeň Celsia pomocí tří ohřívačů kamery upraví pozici ohniskové vzdálenosti o 1 mikrometr, tedy o tisícinu milimetru. Testy probíhaly nonstop – 24 hodin denně 7 dní v týdnu, kdy se u simulátoru s maketou kamery ve třech směnách střídali členové týmu, zástupci zúčastněných firem i lidé z European Test Services – firmy, která provozuje testovací centrum ESA. Kvůli dodržování opatření proti šíření Covid-19 přitom museli dodržovat rozestupy a mezi střídáním směn proběhla desinfekce počítačů.

Dřívější vizualizace teleskopu Plato.
Zdroj: https://static1.i4u.com

„Už po pár dnech zkoušek jsme si byli úspěchem docela jisti, protože náš tým vložil do přípravy technických aspektů značné úsilí,“ vzpomíná Yves a dodává: „Největší strach jsme měli z pandemie, protože pokud by se někdo z nás nakazil Covid-19, došlo by k narušení našeho testování. Ale teď, když máme ověřený návrh, postoupíme k optickým testům inženýrského modelu kamery, ale i zkouškám zpracování dat. V létě nás pak čeká plnorozměrový strukturální a tepelný exemplář platformy teleskopu PLATO bez kamer, který podstoupí zkoušky v ESTECu.“