TESS: con lentes bien abiertos y una órbita inteligente

Lo más probable es que sepa que la nave espacial Kepler especialmente diseñada para la búsqueda de exoplanetas se quedará sin combustible en los próximos días. Desde 2013, debido a accidentes, se convirtió en un velero espacial, pero aún continuó recopilando datos. La NASA tiene planes de recopilar algún tipo de información científica después del fin del combustible, pero en general la misión llegará a su fin. Pero no se moleste: extender la vida del Kepler llevó al hecho de que esperó al siguiente aparato especial, TESS, que cumple el mismo objetivo: buscar planetas en otros sistemas estelares.

Nueva vieja misión

TESS y Kepler están relacionados no solo por la tarea, sino también por la forma de lograrla. Ambos telescopios se dedican a la búsqueda de exoplanetas por el método de tránsito: cuando un planeta pasa entre una estrella y un telescopio, su luz está ligeramente amortiguada.


Gráficos del brillo de las estrellas durante el paso de exoplanetas según el telescopio Kepler, dibujo de la NASA

El método es bueno porque puede determinar no solo los parámetros de la órbita, sino también el albedo (reflectividad) e incluso tratar de averiguar la composición de la atmósfera del exoplaneta analizando el cambio en el espectro de la estrella. Por desgracia, el método de tránsito también tiene inconvenientes: en primer lugar, es imposible notar un planeta si su plano de rotación no pasa a través del eje "telescopio-estrella". Además, cuanto más lejos esté el planeta de la estrella, mayor será su período de revolución y más tiempo necesitará observar continuamente la estrella para notar el exoplaneta. Pero en general, la simplicidad comparativa del método y la capacidad de observar muchas estrellas al mismo tiempo permitieron que solo el telescopio Kepler abriera más de dos mil quinientos exoplanetas, y casi tres mil candidatos están esperando confirmación.


Comparación de los campos de visibilidad de Kepler y TESS

Pero luego comienzan las diferencias: Kepler observa un sector espacial muy estrecho en la región de la constelación Cygnus, pero a una distancia de hasta 3000 años luz. TESS "ve" solo 200 años luz, pero en dos años de la misión principal tendrá que examinar ambos hemisferios. Cada 27 días, el telescopio cambiará a un nuevo sector desde el polo a 6 ° norte / sur. Como puede suponer, el área del poste estará bajo observación casi constante. Esto es potencialmente útil para futuras misiones: en las proximidades del polo hay una zona que estará constantemente disponible para observación por el telescopio James Webb que aún no se ha lanzado.


Imagen: NASA / TESS

Nuevos ojos

Cámaras TESS en el taller, foto de la NASA

El único dispositivo científico en TESS son cuatro cámaras idénticas. Cada uno tiene un sensor de 16.8 megapíxeles, un conjunto de siete lentes y un filtro especial en el rango infrarrojo cercano para observar enanas rojas. Una cámara con una apertura de 146 milímetros y una apertura relativa de f / 1.4 verá un sector de 24x24 ° y podrá tomar fotos con una resolución de 4096x4096 píxeles.


Sensor, en adelante foto Proyecto NASA / TESS


Cámara seccional


Montaje de cámara, persona para escala

Vale la pena señalar que TESS y Kepler son programas de la NASA con diferentes niveles de financiación, por lo que TESS es aproximadamente la mitad del precio.

Órbita especial

Para que la Tierra no interfiera con el proceso de observación TESS (en órbita baja no funcionará continuamente para mirar dentro de un sector durante 27 días), el dispositivo debe ser enviado fuera de nuestro planeta. Y para transmitir datos, es deseable estar más cerca: al aumentar la distancia, se requieren antenas más grandes y la velocidad disminuye. El área de la órbita geoestacionaria no encaja: la luna interferirá. Bueno, es muy recomendable ahorrar dinero haciendo que el telescopio sea cada vez más fácil. Y para resolver todos estos problemas, balística eligió una órbita muy interesante que no se usaba antes.


Circuito de retirada de TESS, imagen de la NASA

Después de la separación de la etapa superior, TESS ingresó a la órbita de referencia. Durante tres turnos, el dispositivo con sus motores elevará el apocentro (el punto superior de la órbita) para que aparezca en la región de la luna. Aquí guardaron en silencio: una maniobra en un turno requeriría motores más caros y pesados. En la cuarta ronda, TESS se llevará a cabo cerca de la Luna, aprovechando su atracción para, en primer lugar, cambiar a una órbita más alta y, en segundo lugar, cambiar su inclinación (una operación muy costosa en términos de consumo de combustible).


Una mirada a la órbita TESS desde el plano de la órbita de la luna

Y finalmente, desde la órbita de transición, el telescopio cambiará al de trabajo, ya que solo ha gastado ~ 200 m / s de la velocidad característica. Y después de todas las maniobras, al telescopio le quedará aproximadamente el 20% del combustible.



La órbita de trabajo tiene un período de circulación de 13,65 días, exactamente la mitad del período de circulación de la luna. Esto se hace a propósito para que cada órbita de la Luna esté lo más lejos posible, 90 ° a la izquierda o derecha de la nave espacial e introduzca un mínimo de perturbaciones. Se espera que la órbita sea estable (es decir, no requerirá consumo de combustible para la corrección) durante al menos 20 años.

Y la tarea de ahorrar en antenas y comunicaciones se resuelve por el hecho de que la órbita es bastante alargada: el apocentro es aproximadamente tres veces más alto que el pericentro. En la región del punto más bajo de la órbita, TESS dejará de observar por un corto tiempo, girará la antena a la Tierra y transmitirá los datos acumulados por revolución.

Se espera que el telescopio esté en órbita de trabajo y comenzará las observaciones científicas en dos meses.

Lanzamiento

Vale la pena señalar que el lanzamiento del telescopio fue un éxito por separado para SpaceX: por primera vez, la compañía obtuvo acceso a las misiones científicas de riesgo medio de la NASA, y TESS fue el primer dispositivo lanzado exclusivamente por la agencia espacial estadounidense: los proyectos anteriores, Jason-3 y DSCOVR, se crearon en La colaboración de la NASA con otras organizaciones.



Por cierto, TESS se convirtió en el vehículo más ligero lanzado en el Falcon 9. Pero la órbita de referencia más alta no dejó combustible para regresar a tierra, la primera etapa tuvo que aterrizar en una barcaza. También se espera que esta misión sea el último lanzamiento de un nuevo cohete de modificación del Bloque 4, muy pronto la versión final, aún más adaptada para la versión reutilizable, del Bloque 5 debería volar.