Het Gaia-ruimtetuig van ESA werd in december 2013 gelanceerd en is op een missie om de locaties en bewegingen van meer dan een miljard sterren in de Melkweg met uiterste precisie in kaart te brengen. Maar het is niet makkelijk om een satelliet te zijn: de ruimte is een gevaarlijke plek. In de afgelopen maanden hebben hyper-snel ruimtestof en de sterkste zonnestorm in 20 jaar de werking van Gaia bedreigd om de nauwkeurige metingen uit te voeren waar het beroemd om is.
In april sloeg een piepklein deeltje, kleiner dan een zandkorrel, met hoge snelheid in op Gaia. Dit staat bekend als een micrometeoroïde en elke dag verbranden miljoenen van deze deeltjes in de atmosfeer van de aarde. Maar Gaia bevindt zich op 1,5 miljoen km van de aarde op het tweede zon-Aarde Lagrange punt (L2). Hier, ver weg van de beschermende atmosfeer van onze planeet, wordt Gaia vaak getroffen door dit soort deeltjes. Invloeden zijn te verwachten en de satelliet is ontworpen om ze te weerstaan. Dit object raakte Gaia echter met een zeer hoge snelheid en onder precies de verkeerde hoek, waardoor de beschermkap van het ruimteschip beschadigd raakte.
Door de inslag ontstond er een kleine opening waardoor invallend zonlicht, ongeveer een miljardste van de intensiteit van direct zonlicht op aarde, af en toe de zeer gevoelige sensoren van Gaia kon verstoren. De ingenieurs van Gaia waren dit probleem aan het oplossen toen ze met een ander probleem werden geconfronteerd. De 'miljardenpixelcamera' van het ruimtevaartuig vertrouwt op een reeks van 106 CCD's (charge coupled devices) - sensoren die licht omzetten in elektrische signalen. In mei ging de elektronica die een van deze CCD's aanstuurt kapot, Gaia's eerste CCD-probleem in meer dan 10 jaar in de ruimte. Elke sensor heeft een andere rol en de getroffen sensor was van vitaal belang voor Gaia's vermogen om de detectie van sterren te bevestigen. Zonder deze sensor om zijn waarnemingen te valideren, begon Gaia duizenden valse waarnemingen te registreren.
De oorzaak van het falen van de elektronica is niet helemaal duidelijk. Gaia was ontworpen om maximaal zes jaar in de ruimte door te brengen, maar heeft nu bijna twee keer zo lang onder zware omstandigheden overleefd. Rond de tijd van de storing werd Gaia getroffen door dezelfde hevige uitbarsting van energetische deeltjes van de zon die spectaculaire aurora-lichtshows over de hele wereld veroorzaakte. De Gaia-satelliet is gebouwd om straling te weerstaan, maar tijdens de huidige periode van hoge zonneactiviteit wordt het tot het uiterste gedreven. Het is mogelijk dat de storm de laatste druppel was voor dit onderdeel van de verouderde hardware van het ruimteschip.
De Gaia-teams van ESA's ESOC operations centre, ESTEC technology centre en ESAC astronomy centre, samen met experts van de fabrikant van het ruimtevaartuig, Airbus Defence and Space, en de payload experts van het Data Processing and Analysis Consortium, hebben de afgelopen maanden nauw samengewerkt om deze problemen te onderzoeken, analyseren en uiteindelijk op te lossen. “Gaia stuurt normaal gesproken elke dag meer dan 25 gigabytes aan gegevens naar de aarde, maar deze hoeveelheid zou nog veel groter zijn als de software aan boord van het ruimteschip niet eerst valse sterdetecties zou elimineren. “Beide recente incidenten hebben dit proces verstoord. Als gevolg daarvan begon het ruimteschip een enorm aantal valse detecties te genereren die onze systemen overweldigden,” legt Edmund Serpell, Gaia spacecraft operations engineer bij ESOC, uit.
“We kunnen het ruimtevaartuig niet fysiek repareren vanaf 1,5 miljoen km afstand. Maar door de drempelwaarde waarop de software van Gaia een zwak lichtpuntje als ster identificeert zorgvuldig aan te passen, hebben we het aantal valse detecties door zowel strooilicht als CCD-problemen drastisch kunnen verminderen.” Dankzij het harde werk en de efficiënte samenwerking van alle betrokken teams kon Gaia onlangs weer normaal functioneren. De ingenieurs maakten van deze ongeplande storing gebruik om de optiek van Gaia's tweelingtelescopen voor de laatste keer opnieuw scherp te stellen. Als gevolg daarvan produceert Gaia nu gegevens van de beste kwaliteit ooit.
Bron: ESA
