[科普中国]-行星猎人：开普勒太空望远镜退而不休，“苔丝”将接替其使命

美国国家航空航天局(NASA)于2018年10月30日宣布，该机构的“行星猎手”——开普勒太空望远镜的燃料已用尽，目前已“光荣退休”。在9年观察任务期间，开普勒发现了数千颗系外行星。望远镜在“油尽灯枯”前已将其收集的所有数据下载到任务控制系统内。硕果累累！工作9年发现数千颗系外行星“开普勒”是NASA 于 2009 年 3 月 7 日发射上天的太空望远镜。整体重 1.039 吨，相机组件为 42 个分辨率1024 ＊ 2200 的 CCD 组成。开普勒搭载的这一相机组件是人类迄今发射至太空中最大的照相组件。研制和部署开普勒主要目标简而言之就是寻找太阳系外行星。四万两千三百多个日日夜夜，“开普勒”共向地球传回了678Gb的观测数据，截止发稿前，这些数据帮助人类找到了2662颗系外行星，另有2898 颗“系外行星”等待验证。此外开普勒太空望远镜对 530506 颗恒星进行了观测、执行了 732128 次空间指令。与哈勃太空望远镜一样，“开普勒”也没有逃脱“空间望远镜上天不久就出故障”的魔咒，好在经过微调望远镜运行姿态后，开普勒就又重新回到工作岗位。凤凰涅槃后的“开普勒”做的工作主要包括： 测定在多样性光谱型恒星适宜居住区域内部或周围的陆地行星和大型行星数量; 观测行星微弱光亮的递减度和所在恒星体系的特征，测定不同体积大小行星的分布，以及行星的半长轴; 对比一对多恒星体系中发现行星系统的数量来评估多恒星体系中行星的数量和行星的轨道分布状况; 测定短周期巨行星的密度、质量、体积大小、反照率、半长轴。这些严谨而有的放矢的观测工作为地球上的我们打开了一扇新的大门。这扇大门通往的是迄今为止我们不曾知晓的行星乃至宇宙结构的世界。在“开普勒”之前，我们甚至不知道：行星在银河系中是普遍存在的，其数量超过我们星系中的恒星数量。这已被“开普勒”观测的53万颗恒星中，20％～50%拥有与地球大小相近的类地行星。此类行星中一些可能位于母恒星的宜居带内，其表面可能存在液态水，这意味着上面很可能已孕育出了生命。像“Kepler1625b－I”这样的“系外行星卫星”亦或将是“开普勒”了不起的发现。这些年“开普勒”捕到的星星们《西游记》里齐天大圣孙悟空每当出行都会用金箍棒给唐僧画个圈，这个圈仿佛无形的门将唐僧与心怀不轨的鬼怪隔开，这扇“门”的两边分属两界——人间的多彩和魔界的斑斓。“开普勒”眼中的系外行星世界亦是千奇百怪的。早在2011年，对望远镜观测到的系外行星进行研究后发现，其中207颗与地球大小相似、680颗是超级地球、1181颗为海王星大小、203颗为木星的大小、55颗则比木星更大。此外，48颗候选行星被发现位于可居住区。随着不断深入研究，一颗颗“奇特”的系外行星登上了“开普勒英雄榜”：2013年，可能存在着外星生命的“主要候选者”KOI-172.02；2014年，超级地球HIP 116454 b；2015年，5颗太阳系外行星围绕着年龄为112亿岁的恒星开普勒444公转；2016年，一颗被母恒星“红矮星开普勒1229”永远潮汐锁定的类地系外行星开普勒1229b；2017年，人类发现的系外第一个具有八颗行星的“太阳系”；随着对开普勒数据“遗产”的继续挖掘，在可期的未来，或许有更多意想不到的系外行星门类被我们发现。最像太阳系的系外行星系统开普勒－90与太阳系的对比（图片来源：NASA）退而不休！系外行星探测卫星“苔丝”将接替其使命开普勒太空望远镜退休的原因是自身携带的肼燃料耗尽。这种肼燃料因性质稳定，比冲大的特点而被广泛应用于世界各国的火箭推进系统中。“油表亮红灯”后，位于美国航天局艾姆斯研究中心的系统控制人员关闭了它的无线电发射装置，这也使得开普勒不再会主动联系地球。值得一提的是，虽然“开普勒”退休了，但在这之前人类已从望远镜上获得数据可供地球上的科学家足足再研究十年，协同其它人类已发射的空间探测器获取的数据，“开普勒”实现了自己继续发挥余热“退而不休”的心愿！技术人员对TESS进行发射前最后检查（图片来源：NASA）接替开普勒继续开展系外行星观测研究的是在2018年4月发生升空的系外行星探测卫星（“苔丝”，The Transiting Exoplanet Survey Satellite）。和“开普勒”一样，“苔丝”也是通过观察行星在恒星前方通过（即凌日）时恒星亮度的周期性微降来寻找系外行星。不过，“开普勒”在主观测任务期间是只盯住天空中很小的一个特定方向上的区域，而TESS开展的是全天巡天观测，因为望远镜口径较小，重点放在临近和最亮的20万颗恒星上。就像开普勒太空望远镜、“黎明号”小行星探测器、哈勃太空望远镜这样已经或者即将“解甲归田”的人造探测器在美丽的夜空中或许也只留下短暂的行迹，但却向宇宙万物宣告了人类探索未知的雄心壮志。接下来“苔丝”、“詹姆斯·韦伯”这些搭载观测仪器的更先进的太空望远镜将为人类探索真理的道路上新的明灯。作者| 鲁暘筱懿 行星物理博士、中国天文学会会员、国家遥感中心副研究员审稿| 苟利军 国家天文台研究员编辑| 曾丹文章由腾讯科学“科普中国头条创作与推送项目”团队推出转载请注明来自“科普中国”