歐洲蓋亞衛星19日發射：精確數遍數十億恆星

新浪科技訊 北京時間12月18日消息，據物理學家組織網站報導，本月19日，歐洲空間局的“蓋亞”衛星(Gaia)就將從南美洲的庫魯航天中心發射升空。這顆衛星的任務是以前所未有的精度對銀河系內數以十億計的恆星進行觀測，測量它們的位置，距離和運動。站在蓋亞項目背后的人是尼爾斯·玻爾研究所的丹麥天文學家埃裏克·霍格(Erik Hg)，這顆衛星將是顛覆性的，其觀測的效率將比同樣是由歐洲發射的前任依巴谷衛星(Hipparcos)高出數百萬倍。

天體測量學是天文學的一個分支，主要關注對恆星位置和距離的測量。通過長期測量，還將可以覺察到這些恆星在星系中的運動。通俗的，天體測量就像是給天空繪製地圖。

但即便是使用地球上最強大的望遠鏡，由於星光在進入地球大氣層后發生的抖動，進行的測量都將是精度不高的。因此，歐洲空間局，即ESA，在1989年發射了全球首顆天體測量衛星“依巴谷”。這顆衛星以遠遠超出前人的高精度進行了恆星位置的測量工作。埃裏克·霍格當時便參與了依巴谷衛星的設計和開發。后來依巴谷衛星的表現也超出了所有人的預期，不管是其精度還是其所測量恆星的數量都超出了原有計劃。最后科學家們得到了一份包含250萬顆恆星的精確星表，被廣泛用於天文觀測和衛星導航控制等領域。

對新衛星的設想

但即便在依巴谷衛星取得如此巨大成功的情況下，埃裏克很快便有了新的想法。他：“就在1992年，我提出了一項新的衛星方案‘羅默’(Roemer，以丹麥著名天文學家羅默的名字命名)，並計劃以此作為依巴谷衛星的后續方案，當時依巴谷衛星項目還在進行之中。正是這一方案開啟了蓋亞項目的工作，盡管當時大部分人還依舊忙於依巴谷衛星的數據分析工作。”

之所以依巴谷衛星會取得如此巨大的成功有一部分原因是在歐洲有很多對天體測量學非常熟悉的科學家，這一點在世界上任何其他地方都不具備。此前蘇聯，美國和日本都曾經進行過類似的嘗試但都無果而終，在那裏他們缺乏必要的科學和經濟基礎來做這樣一件事。執行這樣一個項目花費昂貴，依巴谷衛星項目或蓋亞衛星項目的花費都和悉尼歌劇院的建造成本相當，因而只有舉全歐洲之力的歐洲空間局才能勝任。

蓋亞探測器的彷徨

然而通往“蓋亞”項目的道路曲折而漫長。該項目的正式全名是“全球天體物理干涉測量儀”。(GAIA)。“GAIA”這個英文縮寫中的字母“I”代表“干涉測量”，這是因為歐洲空間局(ESA)在1993年提出了干涉測量在這一方面的應用。這就意味來自遙遠恆星的光芒會被兩個望遠鏡收集並送入干涉儀，在每一顆恆星的圖像上生干涉條紋，從而可以判斷其精準的位置。

ESA已經確定將空間干涉測量作為蓋亞衛星的技術基礎，但在經過了數年的細緻研究之后，科學家們發現這項技術其實並不適合用於天體測量學研究。因為這項技術將要求探測器的光學和機械部件必須具備極高的精準度，這種精準度是此前還從未嘗試過的，除此之外衛星上也沒有足夠的空間能用於容納特製的望遠鏡設備，這樣一來你就無法採集到足夠的星光，也就無法開展高精度的天體測量。

回到羅默望遠鏡概念上來

1998年，歐洲空間局和GAIA研究團隊正式拋棄了干涉測量概念並回歸到使用CCD設備對恆星進行直接測量的方案上來。這也就相當於回到了埃裏克·霍格最初提出的“羅默”望遠鏡項目理念上來了。

在霍格於1992年提出的最初版本的“大型羅默”探測器方案中，其設想的是發射一顆衛星，上面搭載一個大型的望遠鏡他：“因為事情很明顯，你只需要搭載一台大型的望遠鏡便可以達成所要求的精度。這也是為何在1994年的時候我提出‘大型羅默’探測器項目，這顆衛星將攜帶口徑70厘米的望遠鏡。這將能讓探測器採集到更多的光線從而提升其探測精度。因此現在所實施的探測方案實際上便是當初的‘大型羅默望遠鏡’，只是GAIA蓋亞的名字被沿用了下來而已。”霍格現在已經退休，他在蓋亞項目上一直工作到了2007年。

蓋亞探測器由歐洲Astrium公司負責開發製造，期間保持與歐空局研製團隊以及蓋亞研製團隊的緊密合作。蓋亞衛星一旦升空便將開展前所未有的大規模巡天觀測，在短短數年時間內它會對數以十億計的恆星進行觀察，基本每一顆恆星都會被重覆觀測大約70次，隨后獲得的大量數據在進行比對分析時便將可以揭示出恆星的位置及其在空間中的運動情況，當然還有它們的距離值。最早是在1976年，瑞典天文學家萊納特·林德格倫(Lennart Lindegren)開發了用於依巴谷衛星的數學計算方法，現在林德格倫教授還將繼續領銜負責蓋亞項目的有關工作。

高效巡天

相比前輩依巴谷，蓋亞衛星的巡天效率將比前者高出數百萬倍。這是因為蓋亞探測器攜帶了比依巴谷口徑更大的望遠鏡，並且其探測設備對光線的敏感程度要比早期的依巴谷衛星高出10倍。最后蓋亞衛星還能夠同時處理數千顆恆星的數據，而依巴谷衛星一次只能處理一顆恆星的數據。蓋亞衛星使用了106塊CCD晶片，每一片都是1000萬像素的。這樣生的數據量將是非常驚人的，整個蓋亞團隊中共有來自20個國家的超過400名科學家專門負責對這些海量數據的複雜數學處理工作。按計劃，蓋亞項目將持續約5年時間，但在那之后也有可能會被延長1~2年時間。

蓋亞項目取得的成果將會被廣泛地應用於宇宙學和天文學的各個領域，它將對整個天空進行巡視，對銀河系和其它近鄰星系中數以十億計的恆星進行測量，並搜尋脈衝星，雙星，那些帶有行星的恆星以及星際塵埃雲。蓋亞項目將精確測量恆星距離和運動狀況並勘測銀河系中的暗物質效應。按照目前預計，在開展一年多的觀測之后，蓋亞探測器的首批數據將在2015年左右對外發布。(晨風)