Herschel-Planck, cel mai important proiect pe care ESA l-a lansat in anul 2009 si cel mai mare realizat vreodata in Europa a inceput in urma cu 20 de ani si a costat agentia 1.9 miliarde de euro.
Lansarea dubla cu o greutate totala de 6 tone a fost realizata de o racheta Ariane 5 ECA in zborul cu numarul 188 de la complexul 3 din Kourou, Guiana Franceza pe 14 mai anul trecut.

Herschel-Planck, cel mai important proiect pe care ESA l-a lansat in anul 2009 si cel mai mare realizat vreodata in Europa a inceput in urma cu 20 de ani si a costat agentia 1.9 miliarde de euro.
Lansarea dubla cu o greutate totala de 6 tone a fost realizata de o racheta Ariane 5 ECA in zborul cu numarul 188 de la complexul 3 din Kourou, Guiana Franceza pe 14 mai anul trecut.
In ciuda diferentelor majore dintre cei doi sateliti, Herschel si Planck au in comun foarte multe caracteristici. In primul rand orbita in jurul punctului Lagrange L2 al sistemului Soare-Pamant/Luna, un punct imaginar in spatiu localizat undeva la 1.5 milioane de kilometri departare de Pamant. Orbita larga de tip Lissajous il duce pe Herschel 500.000 km deasupra si sub planul ecliptic cu o deviatie maxima azimutala de 800.000 km de o parte si de alta a punctului central L2. Prin contrast, Planck calatoreste intr-o orbita Lissajous cu amplitudine mai mica de numai 400.000 km.
In mod traditional misiunile operand in gama infrarosu au orbite heliocentrice in jurul Pamantului asa cum au fost in trecut satelitii ISO, Most, Corot sau Spitzer si sufera de interferente majore ale radiatiei externe asupra instrumentatiei stiintifice si de lungi perioade de inactivitate.
In premiera, o data cu lansarea misiunii NASA WMAP, un nou tip de orbita a inceput sa fie folosit- orbitele Lissajous in jurul lui L2, care in comparatie cu solutiile traditionale ofera un climat mult mai stabil in special pentru studiul a ceea ce generic se numeste “cold Universe”. Cu Pamantul si Soarele aflate in aceeasi directie, planul focal al telescopului poate fi cu usurinta protejat impotriva expunerii directe la radiatia luminoasa, iar temperaturile externe scazute contribuie substantial la stabilirea echilibrului termic al electronicii de bord.
In mod firesc, cum Pamantul orbiteaza in jurul Soarelui, punctul L2 si satelitul plasat acolo, navigheaza in spatiu, acoperind 360 de grade in planul galactic.
Inspirat de numele astronomului Frederick Wiliam Herschel, celebru pentru descoperirea planetei Uranus, satelitul a fost construit pentru studiul stelelor si galaxiilor si are instalat la bord cel mai mare telescop de tip Cassegrain zburat vreodata in spatiu.
Oglinda principala, cu un diametru de 3.5 m este de 4 ori mai mare decat precedentele telescoape in infrarosu si de 1.5 ori mai mare decat cea a lui Hubble, reusind sa capteze de 12 ori mai multa radiatie luminoasa decat in cazul misiunii ISO.
Pe viitor va fi depasita doar de cea care va fi instalata la bordul lui JWST si care va avea un diametru de 6.5 m, dar aceea va fi construita din celule individuale grupate impreuna ceea ce inseamna ca nu va fi monobloc.
Realizata pe baza de SiC cu o foarte mare precizie, oglinda lui Herschel cantareste surprinzator in ciuda gabaritului numai 315 kg.
Herschel este un satelit masiv, cu o lungime de 7.5 m, un diametru de 4 m si o greutate de 3.4 tone construit in jurul unui modul de baza denumit SVM sau “service module” (comun cu Planck). Este un satelit stabilizat triaxial, echipat cu motoare pe baza de hidrazina, roti volante, giroscoape, camere stelare si senzori solari. Nu este ceea ce in mod curent se numeste un “sky mapper” sau “wide view surveyor” asa cum este ultima platforma lansata in spatiu de NASA- telescopul Wise, ci mai degraba un investigator punctual pentru astronomi.
Pe platforma de baza SVM sunt montate 3 instrumente ce folosesc din plin capacitatea telescopului : Heterodyne Instrument for Herschel (HIFI), Herschel Photoconductor Array Camera and Spectrometer (PACS) si Herschel Spectral and Photometric Imaging Receiver (SPIRE).
Pentru o buna calitate a observatiilor, planul focal al instrumentelor este racit folosind un sistem criogenic pe baza de heliu fluid care se evaporeaza continuu dar care prin recirculare intr-o retea spaciala de conducte amplasate in punctele cheie ale satelitului, mentine temperatura constanta in jurul valorii de zero absolut.
Cel de al doilea satelit, care poarta numele fizicianului german Max Planck, castigator al premiului nobel in 1918, continua studiile incepute de WMAP si COBE in domeniul CMB- “cosmic microwave background”, dar la o rezolutie mult mai mare, Planck fiind capabil sa detecteze cele mai mici variatii de temperatura din spatiu.
Comparativ cu WMAP se asteapta masuratori la o zecime din lungimea de unda a acestuia si cu o precizie unghiulara de 3 ori mai mare, rezultand o imbunatatire a calitatii masuratorilor finale de pana la 15 ori mai mare.
Asa cum mentionam anterior, construit pe aceeasi platforma de baza SVM ca si Herschel, Planck este un satelit mai mic, in lungime de 4.2 m, cu un diametru de 4.2 m si cantarind 1.95 tone.
Deasupra acestuia sunt montate 2 oglinzi ale telescopului (oglinda principala de 1.9 x 1.5 m si oglinda secundara de 1.1 x 1.0 m) si instrumentatia stiintifica : High Frequency Instrument (HFI) ce scaneaza radiatia cosmica in gama infrarosu 83-857 GHz si Low Frequency Instrument (LFI) operand in gama 27-77 GHz, ambele racite la o incredibila valoare de 0.1 K una din cele mai mici temperaturi din Univers.
Prin comparatie cu Herschel, Planck este ceea ce se numeste un “spinner” stabilizat la o viteza de rotatie de 1rpm cu ajutorul unor motoare pe baza de hidrazina, senzori solari si camere stelare.

 
Posterele oficiale de prezentare ale celor doua misiuni. Credit ESA

Observatiile stiintifice au inceput in cazul lui Herschel pe 22 iunie atunci cand acesta s-a uitat la norii de gaz molecular incalziti de noile stele masive nascute in regiunea DR21 din constelatia Cygnus.
Acestea au continuat prin orientarea camerei PACS spre “Cat’s Eye Nebula” pe 23 iunie- o formatiune complexa gazoasa formata de o stea aflata la sfarsitul vietii. Cu imagini luate la diferite linii spectrale, a fost posibil sa se vada tridimensional cum vantul rezultat dinspre stea modeleaza formatiunea respectiva.
O zi mai tarziu, pe 24, SPIRE a fost calibrat pentru prima data in cazul galaxiilor M66 si M74, capturand cele mai bune imagini din istorie la aceste lungimi de unda si descoperind alte galaxii in planul secund al imaginilor.
Mai tarziu niste probleme tehnice au oprit instrumentul HIFI din observatii astfel ca satelitul a ramas doar cu doua instrumente active PACS si SPIRE.
In octombrie, o observatie intinsa pe parcursul a 6 ore a folosit pentru prima data cele doua fotometre in asa numitul “SPIRE/PACS parallel mode” o configuratie in care heliumul criogenic reuseste sa raceasca simultan planul focal al celor 2 instrumente (o optimizare importanta prin prisma duratei de viata a satelitului care este limitata de rezerva de heliu stocata la bord) si importanta pentru astronomi, acestia avand la dispozitie 5 imagini simultane la 5 lungimi de unda diferite din gama infrarosu.
Momentan Herschel este in faza de rutina a operatiilor folosind PACS si SPIRE, in timp ce HIFI (recuperat dupa o repornire pe 14 ianuarie cu electronica de rezerva) va avea activitati de verificare a performantelor urmate de un program de observatii stiintifice prioritar in urmatoarele luni.
Intr-o poza recenta facuta publica pe 4 martie, una dintre aceste activitati de verificare a lui HIFI a produs o spectaculoasa analiza spectrala cu un detaliu fara precedent asupra constelatiei “Orion”.


Analiza spectrala in regiunea “Orion nebula”. Credit ESA

Capabilitatea de scanare in infrarosu a telescopului il pune in pozitia de a se uita adanc in spatiul cosmic acolo unde va putea observa primele galaxii nascute. Miile de galaxii care vor fi astfel descoperite vor ingadui cercetatorilor sa testeze modelele de formare a galaxiilor si sa lamureasca procesele chimice care stau la baza formarii prafului interstelar.


Constelatia “Aquila”, stele, nori de praf interstelar si o privire de ansamblu. Credit ESA



Poza realizata de Herschel pe 22 iunie in regiunea DR21 din constelatia “Cygnus”
O regiune in care se formeaza noi stele; prin detalierea la lungimi de unda specifice se poate realiza o analiza a compozitiei chimice a atomilor si moleculelor din apropierea stelelor. Credit ESA

Pe 14 februarie 2010, Planck a inceput a doua campanie de observatii asupra cerului dupa ce a reusit sa o incheie cu succes pe prima care a inceput pe 13 august. In decursul acestei prime campanii s-a reusit observarea a 95% din cer urmand ca procentul de 100% sa fie completat pana la mijlocului lunii iunie.
In septembrie, Planck a observat “Crab Nebula” – o sursa importanta pentru a verifica coreuta calibrare a instrumentelor, urmata de observatii asupra planetelor Marte si Jupiter (octombrie), Neptun (noiembrie), Uranus (decembrie) si Saturn (ianuarie).
La inceputul lui februarie Planck a pus la dispozitia comunitatii stiintifice prima arhiva cu uz intern. Considerand aceste prime rezultate foarte promitatoare si datorita functionarii foarte bune a sistemelor de bord, pe 15 ianuarie 2010 ESA a aprobat extensia misiunii pentru inca un an (pana la sfarsitul lui 2011).


Procentul de acoperire a sferei celeste de catre Plance in proiectie “Mollweide” si datat 11 februarie 2010. Diferitele nuante reprezinta proportia detectorilor folositi pentru observarea unei anumite arii- de la albastru insemnand mai putini detentori pana la rosu (mai multi). Credit ESA


Ultima imagine oferita publicului de ESA dupa prelucrarea unor recente date obtinute cu ajutorul lui Planck, este una foarte spectaculoasa putandu-se observa structura de tip filament a prafului interstelar in apropierea galaxiei Calea Lactee (zona scanata fiind intr-o regiune aflata la 500 de ani lumina de Soare sau 150 parsec, cu o anvergura de 55 de grade).
Imaginea arata galaxia noastra, o linie orizontala colorata in roz si traversata de formatiuni de praf cosmic colorate diferit in functie de temperatura- de la roz deschis cele care au cateva grade peste valoarea lui zero absolut, pana la portiuni mai inchise la culoare cu temperaturi undeva la -261 grade Celsius.
Dupa cum se poate observa, particulele mai calde sunt concentrate in apropierea planului galactic in timp ce cele mai reci raman suspendate deasupra si dedesubtul acestuia, intr-un fenomen deocamdata neexplicat in totalitate (probabil sub influenta fortelor gravitationale, a efectului rotatiei galaxiei, efecte ale campurilor magnetice sau radiatiilor).


Formatiuni filamentare de praf interstelar. Credit ESA