最后更新：2025年10月2日

盖亚卫星

盖亚绘制银河系地图

GAIA是欧洲空间局（ESA）的一个项目。该卫星于2013年12月19日由联盟号火箭从法属圭亚那发射升空。这项任务旨在以三维方式绘制银河系地图，其精度范围从最亮恒星（星等12及以下）的7微角秒（即7/3600度）到最暗恒星（星等20）的300微角秒。

科学家将从超过十亿个天体中收集数据，从而更深入地理解星系形成的机制、恒星内部运作、暗物质的影响以及光线因引力效应产生的弯曲现象。

这个重达2吨的探测器在其中一台望远镜上安装了3个探测器，能够对每个观测目标进行约75次天体测量、测光和光谱测量。它将记录其望远镜所瞄准的每颗恒星的位置、速度、亮度以及与地球的距离。

因此，盖亚是银河系的测绘者；该探测器将在5年内发送超过1拍字节（1000 TB）的数据，这些数据将由法国国家空间研究中心（CNES）及30个国际实验室处理。通过对所有这些恒星的普查，天文学家将能够识别不同世代的恒星族群，并重构它们在空间与时间中的运行轨迹。

GAIA的目标是生成我们银河系结构最详尽的图像，并预测其演化过程。这些具有无与伦比精度的巡天观测数据，将为科学家们提供数十年的研究素材。GAIA能够测量1000公里外一根头发的厚度。

为了测量恒星的距离，盖亚卫星采用了恒星视差法。这种古老的几何方法需要以六个月为间隔对恒星进行两次观测。换言之，天文学家通过在地球轨道上的一个位置测量恒星的位置，并在六个月后地球运行到太阳另一侧、已移动3亿公里时再次测量，从而计算出视差角。恒星越近，视差角越大，这能直接得出恒星的距离。了解恒星的距离有助于确定其主要特征：真实亮度、年龄、质量、温度。为此，必须随时掌握这两个观测窗口之间的距离，因此需要极其精确地知道盖亚卫星的位置。

地面监测

地面将持续通过一个望远镜网络进行监测，以确保盖亚卫星的定位精度达到百分之一角秒，这意味着卫星必须被限制在半径100米的范围内。这一名为GBOT（地面光学跟踪）的设备，是对欧空局无线电方法的补充。

在直径12光年、以太阳为中心的小气泡内，已有31颗恒星。但一旦盖亚号将其两架碳化硅望远镜指向约3万光年外的遥远距离，它就能探测到数十万颗恒星，甚至木星大小的系外行星。

盖亚应能探测到银河系中1000至2000颗造父变星；由于距离将精确已知，这将使测量方法得以精准校准。该欧洲探测器还将研究近50万颗类星体，并通过大规模观测恒星运动，向我们揭示暗物质的分布。

也许它的测量结果将为现代天体物理学的一个主要问题——宇宙中大多数物质的本质——提供答案。凭借探测器的高精度，盖亚号的科学测量将使我们能够更精细地检验爱因斯坦的广义相对论。通常不可见的引力效应很可能在数据中清晰地显现出来。

最后，凭借其光度测量和天体测量的精确性，盖亚号将能够通过凌星法观测到数千颗系外行星，因为每个天体在任务期间必须被观测数十次。处理所有这些数据所需的计算能力估计为6万亿次浮点运算/秒（每秒6万亿次运算）。待处理的数据量将达到约一百万亿亿字节，相当于25万张DVD的容量。

盖亚将从绕太阳运行的有利轨道上观测深空。这一特殊位置是拉格朗日L2点。L2点是观测宇宙的理想场所，因为它提供了极其稳定的热环境。它位于地球与太阳连线上，距离地球1.492亿公里。自2009年以来，普朗克巡天者和赫歇尔卫星一直运行在此轨道上。这个拉格朗日L2点随着地球绕太阳公转，因此太阳、地球和月球始终处于仪器视野之外。