Gaia Wave Front Sensor

De Gaia-WFS is gebruikt om de ‘camera’(telescopen) scherp te stellen zodat de missie nauwkeurige data kan genereren. Tijdens de missie worden data gebruikt van de Gaia-WFS om te monitoren dat de telescopen niet verlopen. Het instrument wordt ook ingezet voor diagnostics.

Gaia, onderdeel van het Cosmic Vision programma van ESA en gebouwd door Airbus DS/Mersen-Boostec, maakt het mogelijk een nauwkeurige driedimensionale kaart samen te stellen van zo'n miljard sterren in ons Melkwegstelsel en daarbuiten.

De bewegingen van deze sterren worden ook in kaart gebracht, wat informatie oplevert over de oorsprong en evolutie van de Melkweg. Met behulp van uitgebreide fotometrische classificatiemethoden worden de fysische eigenschappen van elke geobserveerde ster - de helderheid, temperatuur, zwaartekracht en chemische samenstelling – tot in detail bepaald. De waarnemingen die bij deze omvangrijke sterrentelling worden gedaan, vormen de basis voor het oplossen van een enorm scala aan belangrijke vragen over de oorsprong, structuur en de evolutionaire geschiedenis van onze Melkweg.

De Wave Front Sensor

Het door TNO ontwikkelde Wave Front Sensor (WFS)-systeem meet de golffrontafwijkingen aan de twee telescopen op de Gaia-satelliet. De optische afwijkingen van dit systeem zelf moeten laag zijn. Voor de WFS is een nauwkeurigheid vereist van lambda/1000. Gaia is actief over een groot golflengtebereik en bij zeer lage temperaturen (een golflengtegebied van 450 tot 900 nm en een bedrijfstemperatuur van 130 tot 200 K). Om aan deze randvoorwaarden te kunnen voldoen, is van Invar een temperatuuronafhankelijke oplossing ontwikkeld.

Optisch ontwerp

De telescoop projecteert afbeeldingen van de sterren op de Focal Plane Array (FPA), waarbij de WFS een klein gedeelte van dit beeldveld opvangt. Vervolgens projecteert de WFS de telescooppupillen op een Micro Lens Array (MLA), van waaruit elke microlens weer een gedeelte van de pupil afbeeldt op de FPA.

De metingen van de puntafbeeldingen op de FPA array zijn de basis voor de kwaliteitsmeting van het golffront van de Gaia-telescoop (voor het desbetreffende beeldveld). De puntafbeeldingen van een ster kunnen worden vergeleken met de afbeeldingen van drie kalibratiebronnen die in de WFS zijn ingebouwd.