开普勒探测器
美国宇航局发射的首颗探测类地行星的探测器
“开普勒”探测器于北京时间2009年3月7日早上11点49分(美国东部时间3月6日晚上10点49分),从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地17-B发射台发射升空,是美国宇航局发射的首颗探测类地行星的探测器。它的科研任务是对银河系内10万多颗恒星进行探测,希望搜寻到能够支持生命体存在的类地行星。
基本概括
据美国太空网报道,如果北京时间3月7日美国宇航局“开普勒”探测器能够顺利进入太空轨道,展开人类对银河系内类地行星的探索,这将开启人类对宇宙新的探索道路。开普勒探测器计划对银河系内10万多颗恒星进行探测,希望搜寻到能够支持生命体存在的类地行星。美国宇航局天体物理部主管乔恩-摩尔斯(Jon Morse)说:“开普勒探测器将使我们对银河系产生全新的认识,未来它的发现可以改变人类对银河系的观点。”按照最新发射计划,该探测器将于北京时间3月7日早上11点49分至11点52分(美国东部时间3月6日晚上10点49分至10点52分)发射,在佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地17-B发射台由“德尔塔II”运载火箭发射升空。据悉,美国宇航局将发射时间推迟了一天,增加了对运载火箭的安全性检查,上周美国宇航局运载火箭未能将一颗太空探测器发送至太空轨道。
投资6亿美元的开普勒探测器是依据17世纪德国科学家约翰尼斯-开普勒(Johannes Kepler)的姓名而命名的,17世纪开普勒是行星研究领域的先驱人物之一。摩尔斯说:“400年之后,我们利用开普勒当年的研究发现试图揭开我们银河系最深奥、最基本的问题——在银河系里有多少颗类似地球的行星?”
任务研究小组指出,开普勒探测器将使用前所未有的光探测器组合(组合起来可达到9500兆像素),能够捕捉到围绕恒星运行的太阳系外行星微妙的光度变化。在地球上高端数字摄像仪达到10兆像素,而开普勒探测器却可达到95兆像素。
技术设计
外观结构
顶端是主镜,周围覆盖着遮阳覆盖物;
左侧是太阳能电池板,用于吸收太阳能为所有仪器提供电能;
右侧是分光计,分光计下方是CCD探测镜及散热器;
左下侧是恒星跟踪器;
右下侧是高增益天线;底部是推进器模块;
仪器构成
太空分光计:0.95米孔径;
主镜:直径1.4米,85%的中空结构;
CCD探测镜:9500万像素(42个2200x1024象素的电子耦合器);
带通:峰值半高宽为430-890毫微米;
动态探测范围:9-16个星等(magnitude stars);
优质制导传感器:4个电子耦合器(CCDs)定位在科学焦点平面上;
系统性能
科学数据存储时间:大于60天;
上行X波段:7.8125 bps -2kbps;
下行X波段:10 bps-16kbps;
下行Ka波段:最大值为4.33125 Mbps;
除一次性装置之外,所有机械装置表面都有覆盖层,主镜有三个聚焦装置;
飞行组件和装配仪器的质量:1071公斤(预计最大值);
飞行组件和装配仪器的功率:771瓦(预计最大值)。
探测技术
据国外媒体报道,美国宇航局“开普勒”探测器是首颗搜寻银河系类地行星的探测器,它搜寻类地行星的主要方法是通过相关先进仪器观测“行星凌日”现象,进而判断获取该行星以及所在恒星系统的详细情况。
从观测者的角度,当一颗行星位于恒星的正前方向时,这一现象就叫做“凌日”。陆地行星出现凌日现象将很少改变恒星的亮点,大约只有一万分之一的亮点变化,凌日现象将持续2-16个小时。如果凌日现象完全是由行星自然运行而导致的,那么这种运行变化将完全具有周期性。此外,相同行星产生的所有凌日现象都应当具有相同的亮点变化,持续相同的时间。因此,“行星凌日”探测方法具有较强的可重复性信号和健全的探测方法。
一旦某颗行星被探测到,该行星的轨道大小将通过运行周期计算出来,以及开普勒第三定律中的行星运动法则可推算出恒星的质量。行星的体积大小可通过凌日状态下该行星的明亮度和恒星体积计算出来,基于行星轨道大小和恒星的温度,从计算出该行星的温度特征。通过以上一系列的计算观测数据,可推测出当前观测的行星是否适宜生命体生存。
相关报道
发回首批图片
2009年04月20日,据美国宇航局网站报道,日前,美国宇航局“开普勒”探测器现已向地球发送回第一批恒星图像,科学家期望能够通过该飞船的勘测结果寻找到类地行星。
这组第一批拍摄图片主要聚焦于银河系天鹅座星群和天琴座星群大量的恒星,美国宇航局华盛顿总部“开普勒”项目主管利亚-拉皮亚那(Lia LaPiana)说:“开普勒首次观测结果令人倍感惊叹!能够在一张照片中看到数百万颗恒星是非常令人激动的!”
在拍摄的第一组照片中,有距离地球1.3万光年之遥叫做“NGC 6791”的恒星簇,还有一张图片中拍摄到叫做Tres-2的恒星,该恒星有一颗类似木星的行星,每2.5天围绕其旋转一周。
图1美国宇航局“开普勒”探测器拍摄的首组图片中的恒星全景图,图片左上角放大的是NGC 6791恒星簇,距离地球1.3万光年,该恒星簇已有80亿年历史。图片右上角放大的是一颗叫做Tres-2的恒星,该恒星可能有一颗类似于木星的行星。预计该照片中包含着450万颗恒星,其中大约有10万颗行星将作为类地行星侯选对象进行勘测。
发现新太阳系
2010年08月26日,据美国太空网报道,日前,开普勒探测器发现在距离地球仅127光年处存在类似于太阳系的一个行星系统,该行星系统内至少存在5颗行星环绕恒星运行,行星的排列方式与太阳系十分相似,同时,可能还存在两颗未探测到的行星。这个最新发现的行星系统将成为迄今发现行星系统中拥有最多行星的系统,此前,天文学家探测到55 Cancri行星系统,其内部存在5颗行星,其中两颗是气体巨行星,而HD 10180行星系统中并没有气体行星。洛维斯说:“拥有低质量行星的行星系统较为常见,但它们的形成历史仍是一个难解谜团。”
出现故障
2016年04月12日,据国外媒体报道,造价昂贵的美国宇航局开普勒系外行星探测器近日遇到一个问题,探测器目前进入了紧急模式,距离地球大约7500万英里。地面控制人员在周四发现了问题,最后联系时间为4月4日,似乎一切都很正常,目前美国宇航局正在调查探测器上出现了什么问题。至今开普勒系外行星探测器已经发现了近5000颗系外行星,并且对银河系内数百万颗恒星进行观测,寻找那些与地球相似的系外行星。
最新修订时间:2022-11-08 15:31
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概述
基本概括
参考资料