Op 19 december 2013 heeft de Europese ruimtevaartorganisatie ESA vanop zijn lanceerbasis in Frans-Guyana de Global Astrometric Interferometer for Astrophysics (Gaia) satelliet in de ruimte gebracht. Met dit ruimtetuig wil men de nauwkeurigste driedimensionale dynamische kaart van heel onze Melkweg ooit maken.
De twee ton zware Gaia satelliet werd op 19 december om 10u12 Belgische tijd in de ruimte gebracht door middel van een Russische Sojoez 2-1b draagraket die gelanceerd werd vanop het Sojoez lanceercomplex op de Europese lanceerbasis in Frans-Guyana. Iets meer dan 41 minuten na de start van de lancering werd de Europese satelliet succesvol uitgezet in de ruimte op een hoogte van ongeveer 2 000 kilometer. Dit was de zesde maal dat een Russische Sojoez raket werd gelanceerd vanop Frans-Guyana en was meteen ook de 1 813de lancering van een Sojoez raket. Na een reis van ongeveer 25 dagen zal de Gaia satelliet zich op een afstand van ongeveer 1,5 miljoen kilometer vanaf de Aarde bevinden, in een baan rond het zogenaamde Lagrangepunt L2. In een zogeheten ‘Lagrangepunt’ kan een ruimtetuig zonder aandrijving (behalve voor kleine correcties) een vaste relatieve positie behouden ten opzichte van twee hemellichamen die rond een gezamenlijk zwaartepunt draaien. Ieder tweelichamensysteem dat draait rond een gemeenschappelijk zwaartepunt (in dit geval de Zon en de Aarde) heeft vijf Lagrangepunten en het Lagrangepunt L2 bevindt zich op de as tussen Aarde en Zon, voorbij de Aarde. Deze locatie biedt heel wat voordelen aangezien men hier geen rekening hoeft te houden met gravitiatiekrachten en de satellietbaan hier geheel buiten de schaduwkegel van de Aarde ligt in een gebied met relatief weinig schadelijke straling. Astronomische waarnemingen verrichten vanuit deze locatie biedt dan ook een enorm voordeel op vlak van stabiliteit en onafgebroken waarnemingsmogelijkheden. Om ervoor te zorgen dat de temperatuur aan boord van Gaia constant 110 graden onder nul is, werd deze satelliet uitgerust met een zonnescherm dat een middellijn heeft van tien meter. Dit zonnescherm bestaat uit twaalf afzonderlijke segmenten, die zich na de lancering moeten uitvouwen zodat de instrumenten aan boord van de satelliet permanent in de schaduw worden gehouden.
Lancering Gaia - Foto: Arianespace
Meer dan 1 miljard sterren in kaart brengen
Astronomen over de hele wereld kijken al jaren uit naar de Gaia missie aangezien dit de opvolger is van de Europese Hipparcos satelliet. De High Precision Parallax Collecting Satellite (Hipparcos) werd in 1989 in de ruimte gebracht en bracht de positie van meer dan 100 000 sterren met hoge nauwkeurigheid in kaart. Uiteindelijk moet Gaia nu gedurende vijf jaar lang waarnemingen verrichten waarbij wetenschappers de posities, afstanden en snelheden van meer dan 1 000 miljoen sterren tot magnitude 20 gaan bepalen met een nauwkeurigheid van ongeveer 10 miljoenste boogseconde. In de periode van vijf jaar zal Gaia onafgebroken de plaats, helderheid en kleur registreren van elk zichtbaar object dat binnen het gezichtsveld van deze satelliet valt. Door deze waarnemingen steeds te herhalen gedurende de duur van de missie (alles samen ongeveer zeventig keer), kunnen sterrenkundigen de afstand, snelheid en bewegingsrichting van elk van deze objecten berekenen. Om de waarnemingen zo goed en precies mogelijk te kunnen uitvoeren, werd deze satelliet uitgerust met twee telescopen en een digitale camera met een sensor van maar liefst één gigapixel. De twee telescopen aan boord van Gaia gaan de hoeken tussen sterren meten. Eigenlijk is Gaia dus een gigantische digitale camera met een ongeziene precisie. Gaia is zó precies dat de satelliet de diameter van een mensenhaar zou kunnen meten vanaf 1 000 kilometer afstand. Uiteindelijk moet Gaia ongeveer 1% van alle sterren in de Melkweg waarnemen en zal het ruimtetuig ook meer dan 100 000 objecten binnen ons zonnestelsel, zoals planetoïden, waarnemen. Daarnaast verwachten wetenschappers ook dat de Gaia satelliet duizenden nieuwe planeten buiten ons zonnestelsel en bruine dwergen zal ontdekken. Aangezien men de posities van sterren tientallen keren zal waarnemen, zal men ook kunnen bepalen hoe ons melkwegstelsel zich verder ontwikkeld en hoe dit er vroeger uitzag. Al deze waarnemingen moeten uiteindelijk leiden tot de meest nauwkeurige driedimensionale dynamische kaart van heel onze Melkweg.
De Gaia satelliet ondergaat de laatste tests - Foto: ESA / CNES / Arianespace
Belgische inbreng
De Europese Gaia satelliet werd gebouwd door een internationaal industrieel team dat onder leiding stond van het Europese bedrijf EADS Astrium. De bedrijven die hebben meegewerkt aan de ontwikkeling en de bouw van Gaia zijn afkomstig uit Denemarken, Oostenrijk, België, Finland, Frankrijk, Duitsland, Ierland, Italië, Nederland, Noorwegen, Portugal, Spanje, Zweden, Zwitserland, het Verenigd Koninkrijk en de Verenigde Staten. Doordat Gaia een zeer belangrijk Europees sterrenkundig project is, levert België hier ook een grote bijdrage aan. Het prijskaartje van het Gaia project wordt in totaal geschat op ongeveer 740 miljhoen Euro, inclusief ontwikkeling, testen, lancering en de operationele levensduur. De Belgische inbreng in dit project wordt geraamd op ongeveer 20 miljoen euro. In totaal werken ongeveer 45 mensen in België aan de Gaia missie waarvan de meerderheid gerelateerd is aan een universiteit of de Koninklijke Sterrenwacht van België (KSB). Zo stonden wetenschappers van de KU Leuven in voor de ontwikkeling van methodes om trillende sterren te vinden en deze te karakteriseren in de overvloed aan gegevens die de Gaia satelliet zal produceren. Ook wetenschappelijke teams van de Université de Liège (Ulg) en de Université libre de Bruxelles (ULB) werken mee aan de dataverwerking van de Gaia satelliet. Daarnaast maken ook onderzoekers van de Koninklijke Sterrenwacht van België (KSB) deel uit van het Data Processing and Analysis Consortium (DPAC) dat verantwoordelijk is voor de volledige verwerking van de data afkomstig van Gaia. Dit consortium bestaat uit meer dan 400 wetenschappers afkomstig uit achttien Europese landen. Binnen dit consortium staat België op de zevende plaats in termen van het aantal personen die geheel of gedeeltelijk hun tijd besteden aan de wetenschappelijke aspecten van de Gaia-missie. Naast een belangrijke bijdrage op wetenschappelijk vlak heeft België ook intensief meegewerkt aan de bouw van Gaia. Terwijl het Belgische bedrijf Amos spiegels leverde die Gaia zullen toelaten in twee bijna loodrechte richtingen tegelijk waar te nemen, leverde het ruimtevaartbedrijf Thales Alenia Space Belgium dan weer vier verdelers van elektrische energie voor deze satelliet. Ook SPACEBEL, dat gespecialiseerd is in IT-ontwikkelingen voor de ruimtevaart, werkte mee aan het Gaia-project. Met 40 miljoen waarnemingen per dag zal de cumulatieve dataflow na vijf jaar in de ruimte, zelfs na compressie door software, overeenstemmen met de inhoud van meer dan 200 000 DVD's. Het is precies om de management software van de Gaia Payload Data Handling Unit te ontwikkelen dat SPACEBEL in 2007 werd geselecteerd en het industrieel consortium onder leiding van EADS Astrium heeft vervoegd. De Payload Data Handling Unit is een massageheugen dat wetenschappelijke gegevens van zeven video-eenheden opslaat en ze vervolgens naar de grondstations doorstuurt. Een uitgebreid systeem van bestandsbeheer staat garant voor een soepele en efficiënte overdracht van gegevens via virtuele kanalen in de downlink. In het Centre spatial de Liège (CSL) werden uiteindelijk ook verschillende onderdelen van de Gaia satelliet getest in omstandigheden die heel gelijkaardig zijn als in de ruimte.
