凌日系外行星勘探衛(wèi)星（凌日系外行星勘探衛(wèi)星）

發(fā)射經(jīng)過

凌日系外行星勘探衛(wèi)星

這顆衛(wèi)星名為“凌日系外行星勘測衛(wèi)星”，按英文縮寫簡稱“苔絲”(TESS)，定于北京時(shí)間4月17日6時(shí)32分由美國太空探索技術(shù)公司“獵鷹9”號火箭搭載，從佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角空軍基地發(fā)射升空。

美國航空航天局和SpaceX把凌日系外行星勘測衛(wèi)星的發(fā)射推遲到北京時(shí)間4月19日早上6時(shí)51分并成功發(fā)射。

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)

項(xiàng)目支持：NASA?天體物理探索

項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)：位于麻省劍橋的麻省理工學(xué)院

項(xiàng)目管理：位于馬里蘭州格林貝爾特的?NASA?戈達(dá)德空間飛行中心

首席科學(xué)家：麻省理工學(xué)院?Kavli?天體物理和空間研究所的?George?Ricker

參加項(xiàng)目的其他機(jī)構(gòu)：Orbital?ATK?公司，NASA?Ames?研究中心，哈佛-史密森尼天體物理研究中心（Harvard-Smithsonian?Center?for?Astrophysics），空間望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所（Space?Telescope?Science?Institute），以及世界各地的其他許多大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)和天文臺。

前身

TESS的前身是麻省理工學(xué)院設(shè)計(jì)和建造的、并于?2000?年?10?月?9?日由?NASA?發(fā)射升空的一顆小型衛(wèi)星——高能瞬態(tài)事件探測者?2?號（The?High?Energy?Transient?Explorer?2,?HETE-2）。該衛(wèi)星已經(jīng)在太空運(yùn)行?7?年，其任務(wù)是發(fā)現(xiàn)和定位高能伽馬射線和X射線暴發(fā)現(xiàn)象。

為了探測持續(xù)時(shí)間極短的伽馬射線暴發(fā)現(xiàn)象，以首席科學(xué)家?George?Ricker?為首的麻省理工學(xué)院團(tuán)隊(duì)，設(shè)計(jì)了一款能觀測可見光和?X?射線的?CCD?相機(jī)，以此記錄信號的強(qiáng)度和位置。團(tuán)隊(duì)成員?Joel?Villasenor?表示，CCD?的發(fā)明是天文觀測史上的一次飛躍，它使得信號處理變得非常簡單。

2004年，Ricker?和?HETE-2?團(tuán)隊(duì)突發(fā)奇想：是否可以用?HETE-2?來觀測地外行星？在當(dāng)時(shí)，人類只發(fā)現(xiàn)了不到?200?顆地外行星，其中只有少數(shù)是用凌星法發(fā)現(xiàn)的。而根據(jù)最新的數(shù)據(jù)，人類發(fā)現(xiàn)的行星總數(shù)已經(jīng)達(dá)到了?3700?個(gè)，借助更強(qiáng)大的太空望遠(yuǎn)鏡，在十年之內(nèi)，這一數(shù)字可能會上升到上萬個(gè)。

Villasenor表示，實(shí)踐證明，HETE-2?的凌星探測嘗試沒有完全達(dá)到預(yù)期的效果。不過，這次嘗試為后繼的?CCD?成像地外行星探測任務(wù)奠定了基礎(chǔ)。

研發(fā)過程

2006年，Ricker?領(lǐng)導(dǎo)的麻省理工學(xué)院團(tuán)隊(duì)向?NASA?的探索任務(wù)項(xiàng)目提出了新的低成本小衛(wèi)星方案?HETE-S。團(tuán)隊(duì)本擬自籌?2?千萬美元經(jīng)費(fèi)，但鑒于成本太高，且地外行星的發(fā)現(xiàn)日益成為熱點(diǎn)，團(tuán)隊(duì)決定尋求?NASA?的資助，申請?1.2?億美元的項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)。2008?年，團(tuán)隊(duì)正式向?NASA?小型探索任務(wù)項(xiàng)目提交了申請書，TESS?項(xiàng)目正式起步。

最初，TESS?包括?6?塊?CCD?相機(jī)，預(yù)計(jì)運(yùn)行于近地軌道，跟?HETE-2?任務(wù)類似。這種軌道設(shè)計(jì)有助于借助?HETE-2?任務(wù)的數(shù)據(jù)接收地面站以提高觀測效率。

然而，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，近地軌道的地球磁場太強(qiáng)，會導(dǎo)致衛(wèi)星的顯著抖動，這會對?TESS?的高靈敏度相機(jī)造成不可接受的干擾。

因此，NASA?拒絕了第一次項(xiàng)目申請。研究團(tuán)隊(duì)在?Orbital?ATK?公司和?NASA?戈達(dá)德空間飛行中心的幫助下，開始重新設(shè)計(jì)一種被稱為“月球共振”（lunar-resonant）的軌道。這種軌道可以在確保飛行器穩(wěn)定的前提下提供全天域觀測視野，這可以算的上是一次創(chuàng)舉。

衛(wèi)星參數(shù)

“苔絲”高1.5米，太陽翼、即太陽能帆板收起時(shí)直徑大約1.3米，重363千克，比大多數(shù)太空探測衛(wèi)星小巧。按照航空航天局的說法，它的尺寸介于一臺冰箱與一臺“洗衣烘干一體機(jī)”之間。

探測原理

當(dāng)系外行星經(jīng)過中央恒星前面時(shí)，會短暫遮擋一些光線，導(dǎo)致星光變暗，TESS望遠(yuǎn)鏡可以基于這點(diǎn)來判斷行星的體積及環(huán)繞恒星一圈的時(shí)間，這兩條信息對了解某顆行星是否支持生命至關(guān)重要。

“苔絲”采用“凌日法”探測系外行星，原理是當(dāng)一顆行星從恒星前方越過時(shí)，可觀察到恒星“變暗”現(xiàn)象。“苔絲”將接替燃料即將耗盡的“前輩”——航空航天局2009年發(fā)射的開普勒太空望遠(yuǎn)鏡，后者迄今發(fā)現(xiàn)2300顆已獲確認(rèn)的“候選”行星。

“苔絲”配備四個(gè)先進(jìn)的廣角鏡頭，所觀測太空區(qū)域比開普勒大350倍，所觀測恒星平均比開普勒“亮度高30至100倍”。

目標(biāo)任務(wù)

TESS將搜尋太陽系周圍距離地球數(shù)百光年甚至更近的系外行星。

TESS目標(biāo)選擇工作組的聯(lián)合負(fù)責(zé)人約書亞·佩珀表示，在TESS將觀測的這些恒星中，小而亮的白矮星對確定行星非常理想。TESS的目標(biāo)之一是發(fā)現(xiàn)與地球相當(dāng)和超級地球大小的行星。

盡管搜尋正在凌日的系外行星是這次任務(wù)的主要目標(biāo)，但由于TESS會對幾乎整個(gè)天空進(jìn)行巡視，所以，它也將通過客座調(diào)查員計(jì)劃(GIP)對其他天體進(jìn)行觀察。^[1]

TESS會把天空分成26個(gè)不同的區(qū)域，對幾乎整個(gè)天空進(jìn)行搜尋。該探測器上功能強(qiáng)大的照相機(jī)會持續(xù)不斷地對每個(gè)區(qū)域進(jìn)行查看，每27天巡視一次；每兩分鐘對來自最明亮物體的可見光進(jìn)行測量。TESS將查看視星等(指觀測者用肉眼所看到的星體亮度，視星等越高，恒星越暗)，其中的一些甚至肉眼可見。

“苔絲”主要使命是在今后兩年內(nèi)“掃描”超過20萬顆太陽系外離地球“最近、最亮”的恒星，確認(rèn)是否有行星圍繞它們公轉(zhuǎn)。航空航天局預(yù)計(jì)，它會發(fā)現(xiàn)2萬顆系外行星，其中50顆以上“與地球一般大小”，至多500顆體積“低于地球兩倍大小”。^[2]

工程意義

NASA戈達(dá)德太空飛行中心GIP辦公室負(fù)責(zé)人帕德·博伊德說：“GIP的目標(biāo)是讓TESS產(chǎn)生盡可能多的科學(xué)數(shù)據(jù)。TESS能對閃耀的年輕的恒星、恒星對以及鄰近星系的超新星，甚至遙遠(yuǎn)活躍星系的超大質(zhì)量黑洞進(jìn)行觀測。TESS將大幅拓寬我們的宇宙視野。”^[3]