即將說再見，但「開普勒」望遠鏡的「行星獵人」之旅足夠精彩

不久前，SpaceX獵鷹9號運載火箭攜帶TESS（苔絲）望遠鏡，在美國佛羅里達州卡納維拉爾角升空，開啟了美國國家航空航天局（NASA）新一代「行星獵人」之旅。9年之前，「開普勒」望遠鏡——世界首個用於探測太陽系外類地行星的望遠鏡也在這個世界著名發射基地升空，幾個月之後，它將英勇謝幕。而TESS將肩負繼續尋找更多系外行星的使命。

今年3月，NASA表示，「開普勒」望遠鏡上的燃料僅夠維持數月，一旦燃料耗盡，它將與地面失聯，歷時9年的觀測任務也隨之結束。在NASA官方網站中關於「開普勒」望遠鏡的最新消息是，「雖然燃料即將耗盡，但它依然在搜集數據。」英雄難逃遲暮，但「開普勒」的征程已經足夠精彩。

2343顆系外行星中得到確認

第一任「行星獵手」不負眾望

在被宇宙中是否存在其他生命這個問題困擾許久以後，人類派出了「開普勒」太空望遠鏡一探究竟。在開普勒發射當日，NASA負責航天科學的副局長埃德·威勒曾表示：「這次任務，是要嘗試回答一個和時間一樣古老的問題，就是有沒有其他行星和我們的地球一樣。」「開普勒」的任務目標正是預計在3年或更久的時間內，通過監測超過10萬顆恆星的周期性亮度變化，尋找銀河系內可能適合生命生存的類地行星。

「開普勒」望遠鏡耗資6億美元，其觀測目標區域位於銀河系中的天鵝座和天琴座一帶，因為這個方向上的觀測較少受太陽等天體影響，有利於持續觀測。此外，這一區域內也存在較多的恆星及附屬行星。它距離地球約9400萬英里，通過凌星測光法來搜尋太陽系外類地行星。

中國科學院國家天文台苟利軍研究員介紹，其工作原理並不難理解：行星圍繞中心恆星轉動，當行星繞轉到恆星前側的時候因行星本身不發光，而又有大小會遮擋住來自於恆星的一部分光線，從而使得我們觀察到的恆星亮度有一個微小的變暗。所謂「凌星法」，指的就是這種通過恆星亮度變暗來推測行星之存在的方法。

苟利軍說，這種「從陰影中發現光明」的探測方法，不僅易於判斷行星的存在，而且便於科學家們推斷行星存在的個數。

每一個行星都在恆星亮度演化圖上留下了一個因遮擋導致的小坑，所以只要能夠推斷出坑的個數，科學家就能夠得知恆星周圍行星的數目了

。

「行星獵手」是人們給予這個世界首個用於探測太陽系外類地行星空間探測器的稱號，身負尋找第二地球的厚望，「開普勒」的表現並沒有讓人失望。NASA公布的數據顯示，「開普勒」望遠鏡已發現4587顆系外行星的候選行星，其中2343顆已被確認。這其中又有49顆類地行星，超過30顆已經被證實，且都在宜居帶上。而距離地球約600光年的「開普勒22b」無疑讓人印象最為深刻，它是「開普勒」太空望遠鏡所發現第一個位於類太陽恆星適居帶的太陽系外行星。

曾經發生「結構性故障」

修復後再續征程

雖然成績輝煌，但「開普勒」望遠鏡的獵手之旅卻並非一番風順。2013年5月15日NASA發表聲明稱，發現用於搜尋太陽系外行星的「開普勒」太空望遠鏡存在故障，其搜尋太陽系外類地行星的任務或許就此結束。經檢查，有一個反應輪可能出現內部「結構性故障」，無法繼續工作。

「開普勒」共有4個反應輪，其中一個已經在2012年失靈。位於空間望遠鏡內部的反作用輪主要用於保持望遠鏡觀測的位置和指向，可以不間斷地「盯住」要觀測的天體，而且「開普勒」望遠鏡通過凌星法來探測系外行星，當系外行星通過其系統內恆星盤面時，就是遮擋住部分恆星光，這些微小的變化可以被望遠鏡所覺察到，這項技術使得天文學家可以發現系外行星的候選者。壞了兩個反應輪意味著「開普勒」將不能進行高精度測光，無法再勝任搜尋工作。

經過數次努力之後，NASA曾無奈宣布放棄對於「開普勒」的維修，也有外界擔心「開普勒」的觀測之旅或就此結束。好在經過了一年多的沉寂，開普勒團隊用太陽光子產生的壓力作為一個「虛擬反應輪」，成功重新控制瞭望遠鏡。2014年12月，NASA宣布已經成功激活「開普勒」太空望遠鏡，並批准其執行新的使命，該任務被命名為K2。

哈佛大學史密森天體物理學中心研究人員安德魯·范德堡在一份聲明中說：「就像鳳凰涅槃一般，開普勒已經重生，並正在繼續獲得新發現。」在k2階段「開普勒」望遠鏡的搜尋能力雖不如從前，但據NASA官方數據顯示，在k2階段，它共發現了789顆系外行星的候選行星，其中309顆已經被確認。

「苔絲」巡天

尋找離地球最近最亮恆星周圍的行星

縱然和「開普勒」的離別讓人傷感，但新一任行星獵手「苔絲」（TESS）接棒，又讓人產生更多期待。TESS項目科學副主任、MIT教授薩拉·西格評價說：「TESS項目將把行星研究帶入到一個令人激動的新時代。」公開資料顯示，苔絲的主要使命是在今後兩年內「掃描」超過20萬顆太陽系外離地球「最近、最亮」的恆星，確認是否有行星圍繞它們公轉。

TESS全名為凌星系外行星巡天衛星，高1.5米，太陽翼、即太陽能帆板收起時直徑大約1.3米，重363千克，比大多數太空探測衛星小巧。按照航空航天局的說法，它的尺寸介於一台冰箱與一台「洗衣烘乾一體機」之間。

雖然同用凌星法進行觀測，但作為繼任者它和「開普勒」有著明顯不同。「巡天」是它與前任開普勒之間的最顯著不同。苟利軍介紹，自2009年3月發射，直至2013年5月（故障前期），「開普勒」望遠鏡一直指向天琴座和天鵝座的一塊狹小區域，從不指向其他方向。而「苔絲」則完全不同，它並不指向一個特定區域，而是對整個天空進行巡視，希望找到那些距離我們地球很近且很亮的恆星周圍的行星。

在結構構造和軌道方面TESS也和開普勒不同。苟利軍介紹，TESS由四個完全一樣的望遠鏡構成，相當於四個望遠鏡同時掃描，可以縮短全天掃描時間。在軌道方面，對於「開普勒」而言，因為它指向天空的某個特定方向，所以採用了尾隨地球、繞太陽轉動的方式，周期達372.57天。TESS是對整個天空進行觀測，所以最終它是繞地球旋轉的，繞轉周期為13.7天。

NASA預計，它會發現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「低於地球兩倍大小」。

編輯 聶翠蓉

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