Gaia recensera un milliard d’étoiles de notre galaxie en relevant près de 100 fois, au cours des cinq années que durera cette mission, leurs coordonnées et notamment leurs distances respectives, leurs position et l’évolution de leur brillance. De plus, cette mission devrait permettre la découverte de centaines de milliers d’objets célestes, à ce jour inconnus, y compris des planètes extrasolaires et des étoiles avortées, appelées naines brunes. A l’intérieur de notre système solaire, Gaïa devrait également arriver à identifier des dizaines de milliers d’astéroïdes supplémentaires.
Cette mission contribuera par ailleurs à la détection et à l’étude de dizaines de milliers de systèmes planétaires extrasolaires, ainsi qu’au relevé d’un vaste ensemble d’objets célestes, de toutes les tailles, allant des très nombreux corps mineurs présents dans notre système solaire aux 500 000 quasars, en passant par les galaxies voisines et environ 10 millions de galaxies plus éloignées. Enfin, Gaia procédera à de nouvelles vérifications particulièrement fiables de la théorie de la Relativité générale.
La sonde scientifique fera appel à un concept astronomique global, inauguré avec succès par Hipparcos, une autre réalisation d’Astrium. Le prédécesseur de Gaia a permis de recenser 100 000 étoiles au cours de l’année 1989. Gaia emportera des instruments ultramodernes, notamment le télescope le plus sensible jamais réalisé.A l’instar du télescope d'Herschel, de l'instrument Aladin et des trois satellites d’observation Formosat, Theos et Alsat 2, cet équipement de pointe bénéficie d’une expertise unique développée par Astrium dans le domaine des télescopes en carbure de silicium (SiC). La précision des mesures effectuées par Gaia sera extrêmement élevée : depuis la Lune, il lui serait possible de mesurer l’ongle du pouce d’une personne sur Terre !
Gaia tournera autour du Soleil à une distance dépassant celle de la Terre de 1,5 million de kilomètres, au point de Lagrange L2 du système Soleil-Terre.
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