Dwie pozostałe części służyły do jego obsługi.
Przyrząd stanowił system optyczny, którego podstawowymi elementami były: dwa teleskopy ustawione do siebie pod kątem 106,5 stopnia, dwa lustra główne o rozmiarach 1,4 × 0,5 metra oraz 106 wysokiej jakości detektorów CCD o rozmiarach 4500 × 1966 pikseli każdy, łącznie zajmujących powierzchnię około 1 × 0,5 m. Podczas prowadzenia badań satelita obracał się z prędkością 1 stopnia na minutę. To pozwoliło na obserwację tego samego obszaru nieba za pomocą drugiego teleskopu po 106,5 minutach. Obraz każdej gwiazdy widocznej w teleskopach był rejestrowany w trakcie przesuwania się przez kolejne detektory CCD.
Ponieważ głównym celem projektu było wykonanie dokładnych pomiarów położeń i przesunięć ciał niebieskich, w układzie optycznym zastosowano prostokątne lustra pierwotne, a nie jak to zazwyczaj bywa w teleskopach – okrągłe. Z tego względu również elementy światłoczułe detektorów umieszczonych w ogniskach miały kształt prostokątny, gdy standardowo są one kwadratowe. Dla zapewnienia maksymalnej czułości Gai przy obserwacji bardzo słabo świecących obiektów w jej głównej kamerze nie zastosowano filtrów, dlatego zbierała informacje jedynie o natężeniu światła, nie zaś o barwach źródeł.