“蓋亞”的使命

楊孝文

2013年12月19日格林尼治時間9時12分，歐空局的“蓋亞”號探測器在法屬圭亞那的歐洲太空港搭乘俄羅斯的“聯盟”號火箭發射升空。它搭載的被稱為“十億像素陣列”的超級相機，被喻為“蓋亞之眼”，擁有前所未有的觀測分辨率。在緩慢旋轉的過程中，“蓋亞”號的兩部望遠鏡將對整個夜空進行掃描。“蓋亞”號將成為迄今人類送入太空的體積最大的數碼相機。

“蓋亞”搭載的光譜儀將分析其觀測范圍內的每一顆恒星的詳細物理特征， 并對它們的光度、有效溫度、引力及元素組成進行分析。這種大規模的恒星調查活動，將為我們提供有關銀河系的起源、結構和演化的觀測數據。

“蓋亞”號探測器每年繞太陽一圈，以拍攝恒星在太空中每個略微不同位置的照片。這樣，它就能繪制出整個銀河系的三維地圖。它所攜帶的儀器還能探測出這些恒星是怎樣圍繞銀河系中心運轉的。

英國的一些大學和企業從歐空局手中拿下了大約6700萬英鎊（約合1億美元）的合約，負責制造“蓋亞”號的一些關鍵組件，包括相機傳感器和微型推進系統。劍橋大學的一個先進的處理中心將負責篩選和消化“蓋亞”號傳回地球的數據。“蓋亞”數據處理中心的負責人弗洛爾·范·萊文博士指出：“‘蓋亞的傳感器能夠探測到人眼性能增強數千倍才能看到的物體，相當于從地球上測量月球上的一顆襯衫紐扣。這也意味著我們需要使用性能最為強大的計算機對數據進行分析。”

“蓋亞”號探測器將對銀河系內 10 億顆恒星和上萬個恒星系統的位置、間距以及本體運動進行測量，對這些恒星進行三維測繪；尋找運行在地球和太陽之間的阿波希利型小行星——該區域總是被強烈的陽光照射，所以很難用地面望遠鏡觀測；同時，還將探測50萬顆遙遠的類星體，對愛因斯坦的廣義相對論進行更加精確的驗證。

按照計劃，“蓋亞”號將進入距地面 150 萬千米的拉格朗日L2 點。該處是天體觀測中一個較為理想的位置，擁有非常穩定的熱環境，可獲得比較高的觀測效率，且輻射較低，能夠對更廣闊的太空區域進行觀測。

“蓋亞”號探測器包含兩個望遠鏡，會持續以兩個望遠鏡觀測方向的垂直向為軸轉動。它的自轉軸會在天球上劃出一個小幅度的運行軌跡，同時與太陽保持相同的夾角。通過從兩個方向精確觀測天體在天球上的相對位置，就可得到一個固定的參考系統。

“蓋亞”號項目的英國首席研究員、劍橋大學的格里·基爾莫來教授表示：“‘蓋亞號獲取的數據，將讓我們對宇宙的了解發生前所未有的革命性變化。我們對宇宙的認知，在很大程度上取決于我們觀察到的東西。我們從未有機會看到宇宙內的一切，無從了解我們無法觀測的區域、了解它們之間的關系。我們甚至不知道究竟有多少東西是我們不知道的。宇宙中存在大量未知天體，我們不清楚它們擁有怎樣奇怪的特征。我們面臨著數以百計的問題，例如，宇宙為何是現在這種狀態？銀河系如何誕生，由什么構成，質量是多大，如何演變成今天這樣？‘蓋亞號將帶我們走進未知的宇宙區域。我們將發現全新的天體，發現一些我們認為不可能存在的天體。

蓋亞是希臘神話中的大地之神，是眾神之母，所有神靈中德高望重的顯赫之神。歐空局將自己的最新太空探測器命名為“蓋亞”，可見對它的重視程度以及對其卓越性能的自信。

1993年8月15日，歐空局于1989年8月8日發射的天體測量衛星“依巴谷”衛星壽終正寢。1993年10月，瑞典隆德大學的倫納特·林德格倫和 ESA 的麥可 · 佩里曼提出設計并發射 “蓋亞”號探測器以完成“依巴谷”衛星未竟的使命。2000年10月13日，歐空局科學計劃委員會接受該計劃，并將其列為“基石”任務的第6項計劃。2006年2月9日，“蓋亞”任務被定為B2期工程，并由阿斯特里姆負責硬件設備制造。endprint