開普勒太空望遠鏡——行星「神探」

近日，NASA宣稱又一空間望遠鏡——開普勒太空望遠鏡即將退役。因為燃料幾乎耗盡，所以開普勒太空望遠鏡在下幾個月里就要離我們而去了。

開普勒太空望遠鏡

圖片來源：見水印

開普勒太空望遠鏡在2009年於佛羅里達州發射。這個耗資6億美金的項目，目的在於探測系外的行星，評估他們擁有生命的可能，以及擁有行星的恆星系統的特點等。這是十分重要的事情，因為萬一有一天地球人類呆不下去了，起碼也得找一個可以下腳的地方。

但是尋找這樣的環境是十分困難的，因為行星不像恆星，它自身並不發光，它既然不發光，那就很難用直接觀測的方法去觀測。而且它的質量、體積都不大，與一顆正常的恆星相比，就像一個小不點，放在宇宙當中尋找它更是難上加難。

但科學家們總是能想出辦法，解決一個又一個的窘境。現在天文學家們觀測、尋找系外行星，除了直接用可見光找之外，還有很多方法，在這裡就不展開，我們就講一講開普勒望遠鏡使用的凌星法。

凌星法是一種間接偵測行星的方法。探測器長時間地觀測一顆恆星，可以觀測出恆星亮度的周期性變化，這就說明這顆恆星附近一定有一顆繞其旋轉的天體，當這個天體運行到這顆恆星與我們之間時，它的部分光就會被擋住，所以我們觀測到的恆星的亮度就減少了。當這個天體運行到恆星背面時，恆星的亮度又變高了。我們通過這種周期性變化來推測一顆行星的存在。

不過這種方法的弊端就是所需時間過長，而且這顆行星和恆星必須與我們成一定位置關係。

凌日法簡介

圖片來源：見水印

但是這一過程並不一帆風順。2013年，開普勒太空望遠鏡的兩個反應輪發生了故障，不能繼續工作。反應輪是控制一顆衛星朝向的重要裝置，一旦損壞，衛星就不能正常工作。

專家們嘗試修復故障，但是一切都是徒勞。為了不讓這個耗資巨大的頂尖項目提前結束，天文學家們於是改變任務為k2（Kepler Mission 2.0），用於觀測個別目標。為了保持穩定，NASA將開普勒望遠鏡的任務75天為一期，每期任務完成之後，就改變一次衛星朝向，使其一直處在黃道面上，從而獲取到最多的太陽光子，用最大化的光壓驅動衛星。

黃道面就是指地球繞太陽公轉的軌道平面

圖片來源：見水印

在2013年的時候，專家們都認為開普勒望遠鏡最多堅持10期。可直到現在，開普勒太空望遠鏡已經觀測到了2600多顆小行星，並且已經完成16期任務，正在變軌準備進行第17期的觀測。天文學家們希望用僅存不多的時間儘可能地再多發現一些行星。

專家們估計，開普勒太空望遠鏡將在接下來的幾個月內燃料耗盡。儘管如此，他們對於開普勒的表現已經很滿意了，因為反應輪受損的這種巨大的技術挑戰居然被開普勒克服了過去。

像是卡西尼土星探測器，為了避免撞上其他有可能有生命的衛星，它直接選擇撞上土星。而開普勒空間望遠鏡因為軌道在深空，所以它不可能撞上人造衛星，或對環境造成污染。所以，它不需要為此而改變軌道，耗費更多的燃料。他只需要竭盡全力，儘可能再榨取一些資源。

離別總是讓人感到一些傷感，但是NASA在接下來的幾年裡也會繼續部署新的太空望遠鏡去執行任務。比如凌日系外行星巡天測量衛星（TESS），定於今年4月份發射。到時候，TESS將會對整片天空無死角地進行觀測，繼承開普勒太空望遠鏡的事業。

除此之外，James Webb太空望遠鏡(JWST)紅外線望遠鏡也正在組裝。屆時，它將能夠清晰地用光譜分辨外行星上類似於水、碳等元素。

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