Специалисты из команды миссии Ariel Европейского космического агентства (ESA) презентовали алгоритм, который может устранить основную проблему будущего космического телескопа — неконтролируемые микровибрации, искажающие данные об атмосферных характеристиках планет. Эта технология позволяет уменьшить уровень шума в 18 раз, тем самым приближая точность измерений к теоретическому максимуму. Это достижение открывает новые перспективы для выполнения основной задачи Ariel — создания масштабной базы данных о химическом составе атмосфер экзопланет после планируемого запуска в 2029 году.
Эта проблема напоминает ситуацию с дрожанием рук у фотографа: даже малейшие вибрации корпуса телескопа — например, от работы охлаждающей системы или маховиков двигателя — могут смещать изображение звезды и планеты на светочувствительной матрице. Такие искажения вносят шум и мешают спектроскопии, методу, анализирующему малейшие изменения света звезды, когда планета пересекает ее. Необходимая стабильность оборудования миссии Ariel сопоставима с обнаружением лампочки на расстоянии 10 000 км.
Этот новаторский алгоритм функционирует как цифровой стабилизатор. Он анализирует изменения формы и положения светового пятна от звезды на каждом кадре, вычисляя параметры смещения — координаты, ширину, асимметрию. Затем эти данные сопоставляются с колебаниями яркости, и программа удаляет помехи, оставляя только полезный сигнал. Примечательно, что этот метод не требует предварительной калибровки оборудования — вся необходимая информация извлекается непосредственно из научных снимков.
Эксперименты на симуляциях от Airbus Defence and Space, ответственного за модуль Ariel, подтвердили высокую эффективность. Для фотометрических данных уровень шума снизился с 215 до 12 ppm за час — показатель, близкий к пределу, заданному квантовой природой света. В спектрометре алгоритм устраняет вибрации одинаково эффективно по всему диапазону длин волн (0,5–7,8 мкм), что обеспечивает точное восстановление спектров даже на коротких волнах, наиболее подверженных джиттеру.
Успех алгоритма — ключевая часть стратегии ESA по устранению системных погрешностей. Миссию Ariel планируется разместить в точке Лагранжа L2, где гравитационные поля Солнца и Земли создают стабильную среду, а конструкция инструмента изначально снижает вибрации. Однако без программной постобработки этих мер недостаточно.
Адаптируемость разработанного подхода позволяет применить его к другим как космическим, так и наземным телескопам. Методика уже проходит тестирование с учетом дополнительных факторов: дефектных пикселей, нелинейности детекторов и активности самих звезд. Если дальнейшие тесты покажут надежность, алгоритм может стать частью стандартных инструментов для миссий, где точность измерений критически важна — от поиска следов жизни до исследования темной материи.
Источник: iXBT
