Астрометрические измерения позволяют определить звёздные небесные координаты, их изменение с течением времени относительно других звёзд (собственные движения), а также параллаксы — величину изменения положения звёзд за определенный промежуток времени с точки зрения наблюдателя, с помощью чего можно рассчитать расстояние до звезды. Эти параметры дают основу для изучения свойств звёзд (светимости, массы, возраста), их распределения в пространстве, а также для составления статичной звёздной системы отсчёта, чтобы соотносить оптические наблюдения с наблюдениями в других спектрах.
Астрометрические параметры измеряют в крайне малых угловых величинах — угловых миллисекундах, поэтому их количественная оценка должна быть чрезвычайно точной. При наблюдениях с Земли такой точности добиться сложно, поскольку этому мешают отсутствие видимости всего неба, возмущения атмосферы и искажения, вызванные гравитационным и тепловым воздействиями.
Для устранения этих факторов с целью повышения точности измерений французские астрофизики Пьер Лакрут (Pierre Lacroute) и Пьер Бахус (Pierre Bacchus) в 1965 году предложили вывести на околоземную орбиту телескоп на спутниковой платформе. Из-за трудностей в финансировании разработку космического аппарата Hipparcos начали только в 1980 году, окончательно удалось реализовать проект к 1989 году.
Масса аппарата составила чуть больше тонны (в том числе полезная нагрузка около 250 килограммов). Он представлял собой алюминиевую шестигранную призму неправильной формы, в центральной части которой располагался твердотопливный двигатель MAGE, отвечающий за вывод Hipparcos на рабочую орбиту. Космический аппарат оснастили тремя солнечными батареями и двумя никель-кадмиевыми батареями для работы в тени.
Полезную нагрузку — космический телескоп и два картографа — расположили в верхней части спутника под солнцезащитным козырьком. Относительно небольшой телескоп с диаметром главного зеркала в 290 мм и фокусным расстоянием в 1400 мм позволял вести наблюдения звёзд яркостью до +12,4 звёздной величины. Кроме того, телескоп мог наблюдать сразу две области неба за счёт расположения перед объективом двух зеркал под углом 58 градусов друг к другу. Два картографа (основной и резервный) были предназначены для точного определения положения космического аппарата в реальном времени.
Аппарат был спроектирован так, чтобы медленно вращаться вокруг своей оси, совершая полный оборот за 128 минут. Кроме того, медленно и непрерывно менялось направление и самой оси вращения. Таким образом телескоп смог просканировать всю небесную сферу.
Запуск телескопа 8 августа 1989 года на рабочую орбиту не обошёлся без трудностей, из-за которых программа оказалось под угрозой срыва. Изначально Hipparcos планировали вывести на геостационарную орбиту, на которой для наблюдателя с Земли он «висел» бы в небе неподвижно. Однако после старта отказал двигатель MAGE, и космический аппарат удалось вывести на невыгодную высокоэллиптическую орбиту с самой близкой точкой к Земле на расстоянии в 500 километров, а самой удалённой — в 36 500 километров. В результате космический аппарат отслеживали с помощью сразу трёх наземных станций: в Германии, Австралии и США, вместо одной, предусмотренной изначально.
Кроме того, на этой орбите Hipparcos систематически пересекал зону радиационных поясов Земли, что привело не только к невозможности производить наблюдения в это время, но и к ускорению выхода из строя научной аппаратуры и бортовой системы. В результате летом 1993 года программу закрыли. Однако и за четыре года работы Hipparcos внёс значительный вклад в астрометрию.
По результатам 120 миллионов измерений Hipparcos передал на Землю около одного терабайта данных. Для минимизации возможных ошибок эти данные обрабатывали сразу две международные научные группы независимо друг от друга. Их результаты сравнили и объединили. По итогам этой работы сформировали и опубликовали в 1997 году два звёздных каталога: одноимённый с проектом Hipparcos и Tycho.
Звёздный каталог Hipparcos включает координаты, собственные движения и параллаксы 118 тысяч звёзд, измеренные с беспрецедентной точностью в 1 угловую миллисекунду, и охватывает расстояние до 300 световых лет от Солнца. Это более чем в сто раз превышает точность предыдущих каталогов, составленных с помощью наземных наблюдений.
Примечательно, что для программы Hipparcos учёные со всего мира отобрали около 90 тысяч звёзд — так называемый входной каталог, куда включили звёздные небесные координаты по результатам анализа уже имеющихся каталогов и огромного количества наблюдений. Этот входной каталог систематизировал всю имеющуюся астрометрическую информацию, собранную к 1980-ым годам. Однако измерения Hipparcos не только уточнили эту информацию, выявив значительные расхождения с имеющимися данными, но и позволили открыть свыше 8 тысяч новых переменных звёзд и свыше 3 тысяч двойных звёзд. В результате каталог Hipparcos в 1997 году приняли в качестве стандарта небесной системы координат для оптического диапазона.
Каталог Tycho содержит хоть и менее точные (от 7 до 25 миллисекунд) данные о положении 1 миллиона звёзд, но, кроме этого, включает информацию об их яркости. Учёные рассчитали эти параметры исходя из потока данных, переданных картографами космического аппарата, которые изначально для этого не были предназначены. В 2000 году, после повторного анализа данных, выпустили каталог Tycho-2, который содержит информацию о положении, движении и яркости уже 2,5 миллионов звёзд с более высокой точностью. Этого смогли достичь благодаря объединению результатов наблюдений Hipparcos и наземных наблюдений, а также более совершенным методам обработки данных.
На основе каталогов Hipparcos и Tycho-2 было подготовлено несколько звёздных атласов, среди них: Millennium Star Atlas, Sky Atlas 2000,0, Cambridge Star Atlas, Уранометрия 2000,0 и другие.
Ещё один интересный результат работы Hipparcos — наблюдение транзитов двух экзопланет, которые, правда, в то время не были идентифицированы. Только после открытия этих экзопланет внезапно выяснилось, что Hipparcos их тоже наблюдал.
Кроме того, результаты программы помогли предсказать столкновение кометы Shoemaker–Levy (D/1993 F2) с Юпитером в 1994 году, обнаружить, что Млечный Путь меняет форму, пересмотреть масштаб космических расстояний (возможно, Вселенная больше и моложе) и многое другое.
Обработка наблюдений Hipparcos продолжалась и после опубликования результатов программы в 1997 году. На основании полученных данных учёные со всего мира выпустили несколько тысяч научных статей.
Успех программы Hipparcos побудил учёных предложить ещё более амбициозный проект — космический телескоп Gaia. Его разрабатывали на протяжении 13 лет и запустили 19 декабря 2013 года. Точность его измерений в сто раз выше, чем у Hipparcos. Программа ещё не завершена, однако уже вышли три версии звёздного каталога Gaia.
Автор: Алина Нестерова
Источники: fr.wikipedia.org, www.cosmos.esa.int, ru.wikipedia.org, www.hypernova.ru
