[科普中國(guó)]-行星獵人：開普勒太空望遠(yuǎn)鏡退而不休，“苔絲”將接替其使命

美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)于2018年10月30日宣布，該機(jī)構(gòu)的“行星獵手”——開普勒太空望遠(yuǎn)鏡的燃料已用盡，目前已“光榮退休”。在9年觀察任務(wù)期間，開普勒發(fā)現(xiàn)了數(shù)千顆系外行星。望遠(yuǎn)鏡在“油盡燈枯”前已將其收集的所有數(shù)據(jù)下載到任務(wù)控制系統(tǒng)內(nèi)。碩果累累！工作9年發(fā)現(xiàn)數(shù)千顆系外行星“開普勒”是NASA 于 2009 年 3 月 7 日發(fā)射上天的太空望遠(yuǎn)鏡。整體重 1.039 噸，相機(jī)組件為 42 個(gè)分辨率1024 ＊ 2200 的 CCD 組成。開普勒搭載的這一相機(jī)組件是人類迄今發(fā)射至太空中最大的照相組件。研制和部署開普勒主要目標(biāo)簡(jiǎn)而言之就是尋找太陽系外行星。四萬兩千三百多個(gè)日日夜夜，“開普勒”共向地球傳回了678Gb的觀測(cè)數(shù)據(jù)，截止發(fā)稿前，這些數(shù)據(jù)幫助人類找到了2662顆系外行星，另有2898 顆“系外行星”等待驗(yàn)證。此外開普勒太空望遠(yuǎn)鏡對(duì) 530506 顆恒星進(jìn)行了觀測(cè)、執(zhí)行了 732128 次空間指令。與哈勃太空望遠(yuǎn)鏡一樣，“開普勒”也沒有逃脫“空間望遠(yuǎn)鏡上天不久就出故障”的魔咒，好在經(jīng)過微調(diào)望遠(yuǎn)鏡運(yùn)行姿態(tài)后，開普勒就又重新回到工作崗位。鳳凰涅槃后的“開普勒”做的工作主要包括： 測(cè)定在多樣性光譜型恒星適宜居住區(qū)域內(nèi)部或周圍的陸地行星和大型行星數(shù)量; 觀測(cè)行星微弱光亮的遞減度和所在恒星體系的特征，測(cè)定不同體積大小行星的分布，以及行星的半長(zhǎng)軸; 對(duì)比一對(duì)多恒星體系中發(fā)現(xiàn)行星系統(tǒng)的數(shù)量來評(píng)估多恒星體系中行星的數(shù)量和行星的軌道分布狀況; 測(cè)定短周期巨行星的密度、質(zhì)量、體積大小、反照率、半長(zhǎng)軸。這些嚴(yán)謹(jǐn)而有的放矢的觀測(cè)工作為地球上的我們打開了一扇新的大門。這扇大門通往的是迄今為止我們不曾知曉的行星乃至宇宙結(jié)構(gòu)的世界。在“開普勒”之前，我們甚至不知道：行星在銀河系中是普遍存在的，其數(shù)量超過我們星系中的恒星數(shù)量。這已被“開普勒”觀測(cè)的53萬顆恒星中，20％～50%擁有與地球大小相近的類地行星。此類行星中一些可能位于母恒星的宜居帶內(nèi)，其表面可能存在液態(tài)水，這意味著上面很可能已孕育出了生命。像“Kepler1625b－I”這樣的“系外行星衛(wèi)星”亦或?qū)⑹恰伴_普勒”了不起的發(fā)現(xiàn)。這些年“開普勒”捕到的星星們《西游記》里齊天大圣孫悟空每當(dāng)出行都會(huì)用金箍棒給唐僧畫個(gè)圈，這個(gè)圈仿佛無形的門將唐僧與心懷不軌的鬼怪隔開，這扇“門”的兩邊分屬兩界——人間的多彩和魔界的斑斕?！伴_普勒”眼中的系外行星世界亦是千奇百怪的。早在2011年，對(duì)望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到的系外行星進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，其中207顆與地球大小相似、680顆是超級(jí)地球、1181顆為海王星大小、203顆為木星的大小、55顆則比木星更大。此外，48顆候選行星被發(fā)現(xiàn)位于可居住區(qū)。隨著不斷深入研究，一顆顆“奇特”的系外行星登上了“開普勒英雄榜”：2013年，可能存在著外星生命的“主要候選者”KOI-172.02；2014年，超級(jí)地球HIP 116454 b；2015年，5顆太陽系外行星圍繞著年齡為112億歲的恒星開普勒444公轉(zhuǎn)；2016年，一顆被母恒星“紅矮星開普勒1229”永遠(yuǎn)潮汐鎖定的類地系外行星開普勒1229b；2017年，人類發(fā)現(xiàn)的系外第一個(gè)具有八顆行星的“太陽系”；隨著對(duì)開普勒數(shù)據(jù)“遺產(chǎn)”的繼續(xù)挖掘，在可期的未來，或許有更多意想不到的系外行星門類被我們發(fā)現(xiàn)。最像太陽系的系外行星系統(tǒng)開普勒－90與太陽系的對(duì)比（圖片來源：NASA）退而不休！系外行星探測(cè)衛(wèi)星“苔絲”將接替其使命開普勒太空望遠(yuǎn)鏡退休的原因是自身攜帶的肼燃料耗盡。這種肼燃料因性質(zhì)穩(wěn)定，比沖大的特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于世界各國(guó)的火箭推進(jìn)系統(tǒng)中。“油表亮紅燈”后，位于美國(guó)航天局艾姆斯研究中心的系統(tǒng)控制人員關(guān)閉了它的無線電發(fā)射裝置，這也使得開普勒不再會(huì)主動(dòng)聯(lián)系地球。值得一提的是，雖然“開普勒”退休了，但在這之前人類已從望遠(yuǎn)鏡上獲得數(shù)據(jù)可供地球上的科學(xué)家足足再研究十年，協(xié)同其它人類已發(fā)射的空間探測(cè)器獲取的數(shù)據(jù)，“開普勒”實(shí)現(xiàn)了自己繼續(xù)發(fā)揮余熱“退而不休”的心愿！技術(shù)人員對(duì)TESS進(jìn)行發(fā)射前最后檢查（圖片來源：NASA）接替開普勒繼續(xù)開展系外行星觀測(cè)研究的是在2018年4月發(fā)生升空的系外行星探測(cè)衛(wèi)星（“苔絲”，The Transiting Exoplanet Survey Satellite）。和“開普勒”一樣，“苔絲”也是通過觀察行星在恒星前方通過（即凌日）時(shí)恒星亮度的周期性微降來尋找系外行星。不過，“開普勒”在主觀測(cè)任務(wù)期間是只盯住天空中很小的一個(gè)特定方向上的區(qū)域，而TESS開展的是全天巡天觀測(cè)，因?yàn)橥h(yuǎn)鏡口徑較小，重點(diǎn)放在臨近和最亮的20萬顆恒星上。就像開普勒太空望遠(yuǎn)鏡、“黎明號(hào)”小行星探測(cè)器、哈勃太空望遠(yuǎn)鏡這樣已經(jīng)或者即將“解甲歸田”的人造探測(cè)器在美麗的夜空中或許也只留下短暫的行跡，但卻向宇宙萬物宣告了人類探索未知的雄心壯志。接下來“苔絲”、“詹姆斯·韋伯”這些搭載觀測(cè)儀器的更先進(jìn)的太空望遠(yuǎn)鏡將為人類探索真理的道路上新的明燈。作者| 魯暘筱懿 行星物理博士、中國(guó)天文學(xué)會(huì)會(huì)員、國(guó)家遙感中心副研究員審稿| 茍利軍 國(guó)家天文臺(tái)研究員編輯| 曾丹文章由騰訊科學(xué)“科普中國(guó)頭條創(chuàng)作與推送項(xiàng)目”團(tuán)隊(duì)推出轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來自“科普中國(guó)”