TESS: Avec des objectifs grand ouverts et une orbite intelligente

Vous savez très probablement que le vaisseau spatial Kepler spécialement conçu pour la recherche d'exoplanètes sera à court de carburant dans les prochains jours. Depuis 2013, en raison d'accidents, il s'est transformé en voilier spatial, mais a continué à collecter des données. La NASA prévoit de collecter une sorte d'informations scientifiques après la fin du carburant, mais dans l'ensemble, la mission prendra fin. Mais ne vous inquiétez pas - l'extension de la durée de vie du Kepler l'a amené à attendre le prochain appareil spécial, TESS, qui remplit le même objectif - à la recherche de planètes dans d'autres systèmes stellaires.

Nouvelle mission ancienne

TESS et Kepler sont liés non seulement par la tâche, mais aussi par la manière de l'accomplir. Les deux télescopes sont engagés dans la recherche d'exoplanètes par la méthode du transit - lorsqu'une planète passe entre une étoile et un télescope, sa lumière est légèrement amortie.


Graphiques de la luminosité des étoiles lors du passage d'exoplanètes selon le télescope Kepler, dessin de la NASA

La méthode est bonne en ce sens que vous pouvez déterminer non seulement les paramètres de l'orbite, mais aussi l'albédo (réflectivité) et même essayer de découvrir la composition de l'atmosphère de l'exoplanète en analysant le changement du spectre de l'étoile. Hélas, la méthode de transit présente également des inconvénients - tout d'abord, il est impossible de remarquer une planète si son plan de rotation ne passe pas par l'axe «télescope-étoile». De plus, plus la planète est éloignée de l'étoile, plus sa période de révolution est longue et plus il est nécessaire d'observer continuellement l'étoile pour remarquer l'exoplanète. Mais en général, la simplicité comparative de la méthode et la capacité d'observer de nombreuses étoiles en même temps n'ont permis qu'au télescope Kepler d'ouvrir plus de deux mille cinq cents exoplanètes, et près de trois mille candidats sont en attente de confirmation.


Comparaison des champs de visibilité Kepler et TESS

Mais alors les différences commencent - Kepler se penche sur un secteur très étroit de l'espace dans la région de la constellation du Cygne, mais à une distance pouvant atteindre 3000 années-lumière. TESS "ne voit" que 200 années-lumière, mais dans deux ans, la mission principale devra examiner les deux hémisphères. Tous les 27 jours, le télescope passera à un nouveau secteur du pôle à 6 ° nord / sud. Comme vous pouvez le deviner, la zone du pôle sera sous observation presque constante. Ceci est potentiellement utile pour de futures missions - à proximité du pôle, il y a une zone qui sera constamment disponible pour observation par le télescope James Webb, qui n'a pas encore été lancé.


Image: NASA / TESS

De nouveaux yeux

Caméras TESS dans l'atelier, photo de la NASA

Le seul appareil scientifique sur TESS est quatre caméras identiques. Chacun a un capteur de 16,8 mégapixels, un assemblage de sept objectifs et un filtre spécial dans le proche infrarouge pour observer les naines rouges. Un appareil photo avec une ouverture de 146 millimètres et une ouverture relative de f / 1,4 verra un secteur 24x24 ° et pourra prendre des photos avec une résolution de 4096x4096 pixels.


Capteur, ci-après photo Projet NASA / TESS


Caméra sectionnelle


Ensemble caméra, personne pour échelle

Il convient de noter que TESS et Kepler sont des programmes de la NASA avec différents niveaux de financement, donc TESS coûte environ la moitié du prix.

Orbite spéciale

Pour que la Terre n'interfère pas avec le processus d'observation TESS (en orbite basse, elle ne fonctionnera pas en continu pour regarder dans un secteur pendant 27 jours), l'appareil doit être éloigné de notre planète. Et pour transmettre des données, il est conseillé d'être plus proche - avec une distance croissante, des antennes plus grandes sont nécessaires et la vitesse diminue. La zone de l'orbite géostationnaire ne convient pas - la lune va interférer. Eh bien, il est fortement conseillé d'économiser de l'argent en rendant le télescope de plus en plus facile. Et pour résoudre tous ces problèmes, la balistique a choisi une orbite très intéressante qui n'était pas utilisée auparavant.


Circuit de retrait TESS, image de la NASA

Après la séparation de l'étage supérieur, TESS est entré dans l'orbite de référence. Pendant trois tours, l'appareil avec ses moteurs soulèvera l'apocentre (le point supérieur de l'orbite) pour qu'il apparaisse dans la région de la lune. Ils ont économisé tranquillement ici - une manœuvre en un tour nécessiterait des moteurs plus chers et plus lourds. Au quatrième tour, TESS se tiendra près de la Lune, profitant de son attrait pour, d'une part, passer sur une orbite plus haute, et d'autre part, changer son inclinaison (opération très coûteuse en termes de consommation de carburant).


Un regard sur l'orbite TESS depuis le plan de l'orbite lunaire

Et enfin, à partir de l'orbite de transition, le télescope passera à l'orbite de travail, après avoir dépensé seulement ~ 200 m / s de la vitesse caractéristique. Et après toutes les manœuvres, il restera environ 20% de carburant au télescope.



L'orbite de travail a une période de circulation de 13,65 jours, soit exactement la moitié de la période de circulation de la lune. Ceci est fait exprès afin que chaque orbite de la Lune soit aussi éloignée que possible - 90 ° à gauche ou à droite de l'appareil et introduit un minimum de perturbations. Il est prévu que l'orbite sera stable (c'est-à-dire qu'elle ne nécessitera pas de consommation de carburant pour la correction) pendant au moins 20 ans.

Et la tâche d'économiser sur les antennes et les communications est résolue par le fait que l'orbite est assez allongée - l'apocentre est environ trois fois plus élevé que le péricentre. Dans la région du point le plus bas de l'orbite, TESS cessera d'observer pendant une courte période, tournera l'antenne vers la Terre et transmettra les données accumulées par tour.

Il est prévu que le télescope sera en orbite de travail et commencera les observations scientifiques dans deux mois.

Lancement

Il convient de noter que le lancement du télescope a été un succès distinct pour SpaceX - pour la première fois, la société a eu accès aux missions scientifiques à risque moyen de la NASA, et TESS a été le premier appareil à être lancé exclusivement par l'agence spatiale américaine - des projets précédents, Jason-3 et DSCOVR, ont été créés en Collaboration de la NASA avec d'autres organisations.



Soit dit en passant, TESS est devenu le véhicule le plus léger lancé sur le Falcon 9. Mais l'orbite de référence plus élevée n'a pas laissé de carburant pour revenir à terre, la première étape a dû atterrir sur une barge. Il est également prévu que cette mission soit le dernier lancement d'une nouvelle fusée de modification Block 4, très prochainement la finale, encore plus adaptée à la réutilisation, la version Block 5 devrait s'envoler.