NASA將於4月發射凌日系外行星巡天測量衛星

原標題：NASA將於4月發射凌日系外行星巡天測量衛星

3月6日消息，在美國宇航局肯尼迪航天中心的一間無塵室中，一台小型望遠鏡正放置在一個高台上進行著發射前的最後一系列檢測。之所以檢測極其嚴格是因為這台望遠鏡的4部攝像機在發射時將沒有保護罩。這是美國宇航局制定的簡化設計決策之一，目的就是為了幫助凌日系外行星巡天測量衛星（TESS）實現探測至少50顆潛在小型類地岩石星球的目標。

事實上，TESS項目的提議甚至比美國宇航局的開普勒天文望遠鏡項目還要早，2009年發射升空的開普勒證實了外星行星探測器的太空生存能力。兩台望遠鏡都採用了「凌日法」來尋找外星行星。開普勒天文望遠鏡不僅證實凌日法是一種極具優勢的行星搜尋技術，而且也發現我們的星系散布著驚人數量的行星，許多都比我們地球大2到4倍。

在最初的任務階段，開普勒天文望遠鏡在天鵝座、天琴座和天龍座的星空範圍內搜索一千光年外的恆星。目前為止，科學家們已經確定在開普勒探索的大約17萬個恆星目標中，有2341顆外星行星圍繞著這些恆星運轉。另外4496顆候選星球尚未得到確認，但是許多星球或許永遠都無法得到確認，因為它們的宿主恆星太暗淡導致地面望遠鏡在接下來的研究中觀測難度增加。

TESS項目團隊採用了一種逆向觀測法，先使用地面觀測站確定候選類地星球，然後為天文望遠鏡確定觀測目標。他們為TESS最初兩年的任務選定了大約20萬顆恆星。歐洲航天局的蓋亞天文望遠鏡對每一顆目標恆星都進行了詳細標註，蓋亞天文望遠鏡正在創造有史以來最全面的星球位置和距離的宇宙全景目錄。

TESS的大多數目標與地球的距離都在300光年以內，比開普勒天文望遠鏡探索的大多數恆星都更近，而且這些恆星的亮度甚至更亮。來自美國宇航局戈達德太空飛行中心的項目科學家Stephen Rinehart稱：「在TESS項目中，我們將能夠對所有目標進行後續的地面追蹤研究。而且那只是順序問題，並不存在能力問題。」

凌日探測技術能夠探測到行星與宿主恆星的相對大小。如果能夠觀測到多次凌日現象，科學家們也能夠確定這顆行星軌道距離恆星的位置，這一信息隨後也能夠用於評估它的溫度以及它的表面是否有可能存在液態水，這是星球是否宜居的一個關鍵因素。

但是評估一顆星球的質量需要確定它是由類似於地球的金屬和岩石構成還是由冰和氣體構成，這時候天文學家會藉助地面天文望遠鏡進行探測。這通常需要一座中等規模的天文台觀測行星引力引發的恆星光線擺動現象。TESS項目正在招募數十位天文學家參與這個項目，並且計劃利用幾座地面天文望遠鏡的空閑時間來進行後續研究。

TESS目前的預定發射時間為今年4月中旬，在發射升空大約兩個月後，它將開始對附近的類地星球進行搜索。那時這部天文望遠鏡應當已經到達地球軌道的特定位置，在距離地球大約6.73萬英里的軌道運行，然後它將向大約23.4萬英里外的月球軌道靠近。當TESS處於地球軌道的最高點時，月球將在左側或者右側與它形成90度角，並且成為它的軌道安定器，讓TESS在未來數十年里不需要操控推進器就能夠實現引力的穩定。

這種偏心軌道能夠讓TESS的大多數時間都處於太空深處，這樣也能夠讓它受到地球和月球反射光線的影響最小化。TESS每13.7天將圍繞地球運轉一周，速度是月球的兩倍。當TESS靠近地球的時候，它將在接下來的10小時內暫停觀察任務並且將儲存的科學數據傳輸給美國宇航局深宇宙通訊網路的三座地面接收站。那些數據將實現高速傳輸，這一傳輸網路將為未來其它數據密集型太空任務鋪平道路，其中就包括詹姆斯韋伯太空望遠鏡。

TESS的數據不僅包含每顆目標恆星每隔兩分鐘的亮度測量數據，而且也包含每隔半小時拍攝的超過2千萬顆恆星和1千萬星系的宇宙全景圖。美國宇航局負責TESS招募工作的天文學家Patricia Boyd稱：「它的工作將給我們帶來寶貴的數據，而且我們預計這種存檔工作將持續數年時間。」

這座太空望遠鏡配備的4部攝像機覆蓋的角度為24度寬、96度長的楔形，相當於大約1萬顆滿月佔據的星空面積。TESS每運行兩圈就會改變觀測視角，它將在運行的第一年覆蓋天空的整個南半球。最終，TESS將探測90%的天空，它的探測範圍將比開普勒太空望遠鏡大400倍。

天文學家最感興趣的是黃極周圍的恆星，這些恆星直接位於黃道平面的上方或者下方。這些區域的恆星世界將成為詹姆斯韋伯太空望遠鏡接下來的主要研究目標。詹姆斯韋伯太空望遠鏡將嘗試推斷一些凌日外星行星的大氣化學成分。而韋伯太空望遠鏡預計將在2019年發射升空。

TESS項目首席科學家，麻省理工學院的George Ricker博士稱：「TESS充當的是韋伯太空望遠鏡的尋星鏡。TESS所發現的特定恆星事實上是外星行星的潛在宿主。TESS完成測量50顆小型行星質量的任務目標應當不難。計算機模擬表明，在首個三年地面觀測期結束前，研究團隊查明的星球數量應當超過500顆，而不是最初設定的50顆。」

最終，TESS項目應當能夠為外星行星目錄增添多達2萬顆新星球。大多數新星球都將圍繞紅矮星運轉，那些紅矮星的直徑大約只有我們太陽的四分之一到二分之一，但是它們將更暗淡而且溫度更低。銀河系中大約有70%的恆星是紅矮星，它們也是TESS項目的主要目標。

項目科學家Rinehart稱：「任何新任務過程中最讓我激動的就是會有出人意料的發現。我真的希望在未來的某一天我們能夠發現一些奇異的事情，一些我們無法解釋而且需要仔細思考究竟那是什麼的事情。我認為我們肯定會有所發現，但是我並不清楚那會是什麼。」

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