Каковы причины размещения космического телескопа Gaia в точке Лагранжа L2 системы Солнце-Земля?

По данным ESA, его целевая орбита Лиссажу вокруг SEL2:

263 000 × 707 000 × 370 000 км, 180-дневная орбита вокруг L2

Это единственное место, которое соответствует конструктивным ограничениям Gaia, чтобы солнечные панели всегда были направлены к Солнцу, чтобы предотвратить термоциклирование и чтобы антенна была направлена ​​в те части Земли, откуда она может передаваться.

    ^{Вырез космической обсерватории Gaia с ее инструментами. Фото: EADS Astrium.}

Солнечно-синхронная ретроградная полярная орбита -1° (замороженная орбита) не подходит, так как большая часть ее наземного пути проходит в глуши. L1 не подходит, так как антенна не может быть частью солнцезащитного экрана, тогда L3 находится за Солнцем, L4 и L5 все еще не позволяют его антенне указывать на Землю (максимально допустимый наклон для его солнцезащитного экрана). относительно Солнца находится на 15°), а более высокие или более низкие гелиоцентрические орбиты поставили бы Землю в оппозицию во время ее 5-летней миссии, усложнили бы связь (1 миллиард пикселей создает большой поток данных) и уменьшили бы общую инсоляцию, необходимую для питания космической обсерватории, если на более высокой гелиоцентрической орбите.

Точка Лагранжа Земли-Солнца 2 (SEL2) имеет следующие преимущества для телескопа Gaia:

• Гайя НЕ находится в тени (на орбите вокруг) SEL2. Земля слишком далеко, чтобы отбрасывать туда тень. Это хорошо для Gaia, потому что она получает электроэнергию от своих солнечных батарей.

• В SEL2 Gaia постоянно подвергается воздействию солнечных лучей. На НОО он, подобно космическому телескопу Хаббла или МКС, входил и выходил из тени Земли каждые несколько часов. Gaia имеет очень чувствительные инструменты, которым нужны предсказуемые и постоянные температуры. Не обязательно минимальная температура, а скорее постоянная.

• LEO также заставит Землю покрывать большую часть неба. Космический телескоп Хаббл предназначен для одновременной фокусировки на крошечной части неба, и его работа тщательно спланирована в зависимости от того, где он находится относительно Земли. Но цель Gaia — систематически в течение долгого времени сканировать все небо. Было бы непрактично, если бы он находился рядом с каким-либо крупным объектом.

• Gaia использует параллакс, угловые различия, с помощью которых она наблюдает за звездами, когда она вращается вокруг Солнца. На большей орбите он получит большие углы и лучшую точность в своих измерениях. Так что в принципе было бы неплохо. Но у него будет два существенных недостатка:

  Во-первых, для завершения орбиты потребуется больше времени, и в принципе необходимо завершить как минимум две орбиты, чтобы получить данные о расстоянии и перемещении (это может быть более сложным в зависимости от того, как он работает). Если бы он находился на Юпитере, его параллакс был бы примерно в 5 раз больше, но для совершения одного оборота вокруг Солнца потребовалось бы более 10 лет. У него может не быть такой долгой жизни, и ученые могут не захотеть ждать так долго. (Может быть продолжение???)

  Во-вторых, SEL2 находится на постоянном расстоянии и направлении от Земли. Если бы она находилась на любой другой орбите, она бы уплыла и в конечном итоге оказалась бы на расстоянии сотен миллионов километров, на другой стороне Солнца. Это сделает телекоммуникации сложной задачей и, вероятно, потребует дополнительных инвестиций как в бортовое оборудование, так и в наземное управление.