في نهاية شهر أكتوبر ،
توقف تلسكوب كيبلر ، الذي أطلقته ناسا في مارس 2009 ،
عن العمل. نفد الوقود ، لا يمكن للجهاز العمل بدونه - لا توجد إمكانية لتحديد موقعه في الفضاء ، وهذا ضروري لمراقبة المساحة. حول إنجازات كبلر
تحدثوا كثيرًا في حبري ، لذلك سأحاول جاهداً ألا أكرر نفسي (حسنًا ، ربما قليلاً). بدلاً من ذلك ، سوف أصف ماهية مرصد الفضاء من الناحية التكنولوجية ونوع البرامج التي استخدمها فريق كبلر - بما في ذلك لمعالجة البيانات الواردة.
ما كان هذا التلسكوب
كبلر هو تلسكوب مداري مع مضواء حساسة للغاية التي تبحث عن الكواكب الخارجية. في الوقت نفسه ، استطاع كبلر مراقبة حوالي 100 ألف نجم. كانت مهمة النظام مراقبة مجموعة معينة من النجوم لفترة طويلة. ولتحقيق الهدف ، طور المهندسون آلية من شأنها أن تبقي التلسكوب "مستهدفًا" عند نقطة معينة.
كبلر تستخدم تقريبا هذه الحذافات.العناصر المهمة لهذه الآلية هي الحذافات ، الحذافات ، والتي ساعدت على وضع الهيكل بأكمله. كانت هذه الأجزاء المتحركة الوحيدة. كان هناك أيضا القليل من السائل - الوقود الذي تستخدمه المحركات لتغيير موضع التلسكوب في الفضاء.
المواصفات:
- قطرها 2.7 متر ، طول - حوالي 4.7 متر ؛
- الكتلة - 1052.4 كجم ، منها 478 كجم - مضواء ، مركبة فضائية - 562.7 كجم ، 11.7 كجم - وقود هيدرازين ؛
- الألواح الشمسية - إجمالي مساحة 10.2 م 2. تتكون البطارية من 2860 خلية ، والتي تتيح لك توليد طاقة تبلغ 110 واط. تم تخزين الطاقة باستخدام بطارية ليثيوم أيون بسعة 20 A * ساعة ؛
- SSD - 16 جيجابايت ، احتوى على كمية البيانات التي تم جمعها على مدار 60 يومًا ، وتم نقل المعلومات إلى الأرض مرة واحدة في الشهر.
يتكون مضواء من 42 اتفاقية مكافحة التصحر توفير دقة إجمالية قدرها 95 ميجا بكسل. يوفر التصميم لأربعة CCD إضافية في زوايا المصفوفة لتوفير تحكم أكثر دقة. حجم كل مصفوفة 5 × 2.5 سم ، الدقة 2200 × 1024 بكسل.
منظر داخليتم الحصول على البيانات من المصفوفات كل 6 ثوانٍ ، عند الوصول إلى حد التشبع ، وبعد ذلك تم جمعها في الكمبيوتر الموجود على اللوحة لمدة نصف دقيقة لكل بكسل. أجرى كيبلر ملاحظات في نطاق المرور من 430-890 نانومتر. يمكنه "رؤية" النجوم حتى
الحجم السادس عشر.
المرآة الرئيسية التي يبلغ قطرها 1.4 متر تم تصنيعها من قبل كورنينج ، التي تقوم بتطوير نظارات واقية لشاشات الهاتف الذكي. جعلت التكنولوجيا الخاصة بها من الممكن تحقيق تخفيض جذري في كتلة المرآة. ونتيجة لذلك ، بلغت فقط 14 ٪ من كتلة مرآة من نفس الحجم مصنوعة من مواد تقليدية.
بالنسبة للعناصر المختلفة ، كانت درجات حرارة التشغيل مختلفة. لذلك ، كان مصحح شميدت ، الذي كان عبارة عن عدسة غير كروية أمام التلسكوب ، يعمل عند درجة حرارة حوالي -30 درجة مئوية. عملت المرآة الخلفية الرئيسية عند -11 درجة مئوية. كانت مصفوفة CCD في ظروف أكثر صعوبة - كان عليها العمل عند درجة حرارة -85 درجة مئوية ، وهو ما كان ضروريًا لتقليل ضوضاء المكشاف. مع إغلاق غطاء الغبار أثناء المعايرة ، كانت درجة حرارة المكونات أعلى قليلاً من هذا الحد الأدنى. درجة الحرارة في الفضاء الخارجي كافية تمامًا بحيث لا تكون هناك حاجة لاستخدام الغاز المسال لتبريد الجهاز.
من يسيطر على كيبلر وكيف؟
يقع المقر الرئيسي للجهاز في الحرم الجامعي للبحوث في جامعة كولورادو بولدر. ضم فريق الإدارة متخصصين من مختبر فيزياء الغلاف الجوي والفضاء وفقًا لعقد شركة Ball Aerospace & Technologies. وضع المختبر خطط العمل ، وجمع البيانات الأولية ووزعها.
قدرت ميزانية المشروع في البداية بمبلغ 600 مليون دولار ، بما في ذلك إنشاء الجهاز وتشغيله وتشغيله لمدة 3.5 سنوات. في عام 2012 ، أعلنت ناسا أنه سيتم تمويل المشروع حتى عام 2016 بميزانية سنوية قدرها 20 مليون دولار.
كبلر تبادل البيانات مع الأرض
تم تبادل البيانات مع التلسكوب عبر الميكروويف (طيف التردد من 7 إلى 11.2 جيجاهرتز) مرتين في الأسبوع. قام العلماء بنقل الأوامر وتلقي البيانات من الجهاز. ومع ذلك ، تم تنزيل البيانات العلمية مرة واحدة في الشهر ، وأيضًا عبر قناة الميكروويف ، ولكن باستخدام نطاق من 26.5 إلى 40 غيغاهرتز. لم يتجاوز عرض قناة الاتصال 550 كيلو بايت / ثانية.
تم تثبيت هوائي الجهاز بشكل صارم ، لذلك من أجل التواصل مع الأرض ، كان من الضروري تغيير الموقع في الفضاء للتلسكوب المداري بأكمله. تم تحليل جزء من البيانات بواسطة الكمبيوتر الموجود على متن الطائرة من أجل حفظ حركة المرور عن طريق إرسال المعلومات المضغوطة.
تمت إعادة توجيه بيانات القياس عن بُعد التي تم جمعها أثناء المهمة إلى مركز إدارة بيانات المشروع. يقع المركز في معهد أبحاث الفضاء باستخدام التلسكوب الفضائي. إنه مركز للعمليات العلمية أسسه ناسا عام 1981 لإدارة وإجراء البحوث باستخدام تلسكوب هابل الفضائي.
أثناء جلسات الاتصال ، كان يتعين إجراء العمليات التالية لتنزيل البيانات العلمية من كيبلر:
- الحصول على بيانات البكسل الأساسية من DMC (مركز إدارة بيانات Kepler ، مركز إدارة بيانات Kepler) ؛
- معالجة البيانات الأولية مع خوارزميات التحليل المتخصصة للحصول على بكسل معايرة ومنحنيات الضوء لكل نجم ؛
- إجراء بحث ترانزيت (تغيير سطوع نجم أثناء مرور كوكب عبر قرصه) لاكتشاف الكواكب (أحداث عبور العتبة أو أشكال التعبير الثقافي التقليدي) ؛
- تحقق من بيانات كوكب المرشح للتخلص من الإيجابيات الخاطئة.
ماذا كانت الأهداف والغايات؟
كان الهدف العلمي لكيبلر هو دراسة الأنظمة النجمية الموجودة في نطاق "رؤية" التلسكوب. تم تعيين المهام التالية:
- تحديد عدد الكواكب الشبيهة بالأرض الموجودة في منطقة يمكن أن تكون صالحة للسكن ؛
- احسب مدى أحجام وأشكال مدارات هذه الكواكب ؛
- تقدير عدد الكواكب الموجودة في أنظمة متعددة النجوم ؛
- تحديد نطاق أحجام المدار ، السطوع ، القطر ، الكتلة وكثافة الكواكب العملاقة لفترة قصيرة ؛
- الكشف عن كائنات إضافية في كل نظام كوكبي موجود ؛
- دراسة خصائص النجوم التي تكتشف فيها أنظمة الكواكب.
أدوات البرمجيات
لمعالجة البيانات التي أرسلها Kepler إلى Earth ، تم استخدام أدوات البرنامج هذه:
- Lightkurve - يسمح لك Lightkurve Python بتحليل بيانات السلاسل الزمنية للتدفقات الفلكية بفعالية ، لا سيما البيكسلات والمكعبات الضوئية التي حصلت عليها بعثات NASA Kepler و K2 و TESS. رابط
- PyKE - مجموعة أدوات سطر الأوامر للتحقق من صحة البيانات واستخراج منحنيات ضوء النجوم. رابط
- K2fov - مجموعة من أدوات سطر الأوامر لفحص ملفات "الهدف بكسل" وتسليط الضوء على مكعبات الضوء المخفية. رابط
- K2ephem - للتحقق مما إذا كان الجسم المتحرك للنظام الشمسي ، وهو كويكب أو مذنب ، يمكنه الدخول إلى "مجال رؤية" النظام. رابط
- K2flix - تحويل ملفات البكسل المستهدفة إلى فيديو أو صور متحركة متحركة لإجراء تقييم سريع وسهل لمثل هذه البكسلات. رابط
- K2mosaic - تحويل ملفات البكسل المستهدفة إلى صور حقل واسع. رابط
- Kadenza - يحول البيانات الأولية إلى FITS ، مناسب للفلكيين. رابط
قام ممثلو مجتمع المطورين بتوفير بعض الأدوات للجميع. يوجد أيضًا برنامج إضافي ، وهو متاح على صفحة "
برامج أخرى ". وعلى موقع ناسا الإلكتروني ، يمكنك
العثور على قائمة كاملة من البرامج والأغراض التي تخدمها .
نتائج العمل - قصيرة
لعدة سنوات ، تمكن التلسكوب من اكتشاف
2245 كوكبا خارج المجموعة الشمسية وأكثر من 2000 كوكب خارجى محتمل - تم التحقق من هذه البيانات من قبل العلماء.
في الواقع ، قام التلسكوب بنقل الكثير من المعلومات إلى الأرض ، مما يتطلب تحليلها بالتفصيل وتحليلها بالتفصيل.
وسّع "كبلر" الأفكار بشكل كبير حول الأنظمة النجمية وتطورها وتنوعها ، وعلى وجه الخصوص ، ثبت وجود كواكب شبيهة بالأرض - فعلماء الفلك الأوائل استطاعوا فقط أن يضعوا افتراضات حول خصائص الكواكب.
ما التالي؟
تم استبدال تلسكوب كيبلر TESS (القمر الصناعي لاستكشاف كوكب خارج المجموعة الشمسية). تم الإطلاق في 18 أبريل 2018 بواسطة صاروخ SpaceX Falcon 9. يدرس TESS ألمع النجوم التي لا تزيد عن 300 سنة ضوئية من الأرض. الهدف هو اكتشاف الكواكب الخارجية الصخرية التي تقع في المنطقة الصالحة للسكن. في المجمل ، من المخطط دراسة حوالي 500 ألف نجم من الفئات الطيفية G ، M ، R أكثر إشراقًا من 12 درجة. بالإضافة إلى ذلك ، سيتم استكشاف 1000 من الأقزام الحمراء القريبة المنتشرة في السماء المرصعة بالنجوم.