पृष्ठभूमि: केप्लर अंतरिक्ष वेधशाला - लोहा, पृथ्वी के साथ संचार, सॉफ्टवेयर और परिणाम

अक्टूबर के अंत में, केपलर टेलीस्कोप, जिसे नासा ने मार्च 2009 में लॉन्च किया था, ऑपरेशन बंद कर दिया। ईंधन बाहर चला गया, डिवाइस इसके बिना काम नहीं कर सकता है - अंतरिक्ष में स्थिति की कोई संभावना नहीं है, और अंतरिक्ष को देखने के लिए यह आवश्यक है। केप्लर की उपलब्धियों के बारे में उन्होंने हबेरा में बहुत सारी बातें कीं, इसलिए मैं खुद को न दोहराने की बहुत कोशिश करूँगा (ठीक है, शायद थोड़ा सा)। इसके बजाय, मैं वर्णन करूंगा कि तकनीकी रूप से अंतरिक्ष वेधशाला क्या थी और केपलर टीम ने किस तरह के सॉफ्टवेयर का उपयोग किया - जिसमें आने वाले डेटा को संसाधित करना शामिल है।

यह टेलिस्कोप क्या था

केप्लर एक अति संवेदनशील फोटोमीटर के साथ एक परिक्रमा दूरबीन है जो एक्सोप्लैनेट के लिए खोज की गई है। उसी समय, केप्लर लगभग 100 हजार तारों का निरीक्षण कर सकता था। प्रणाली का कार्य लंबे समय तक तारों के एक निश्चित समूह का निरीक्षण करना था। लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए, इंजीनियरों ने एक ऐसा तंत्र विकसित किया, जो एक निश्चित बिंदु पर दूरबीन को "उद्देश्य" बनाए रखेगा।


केप्लर ने मोटे तौर पर इन चक्का का इस्तेमाल किया।

इस तंत्र के महत्वपूर्ण तत्व फ्लाईव्हील, फ्लाईव्हील थे, जिसने पूरे ढांचे को स्थिति देने में मदद की। ये एकमात्र चलते हुए भाग थे। थोड़ा तरल भी था - ईंधन जो इंजनों ने अंतरिक्ष में दूरबीन की स्थिति को बदलने के लिए उपयोग किया था।

विनिर्देश:

• व्यास 2.7 मीटर, लंबाई - लगभग 4.7 मीटर;
• द्रव्यमान - 1052.4 किग्रा, जिसमें से 478 किग्रा - एक फोटोमीटर, अंतरिक्ष यान - 562.7 किग्रा, 11.7 किग्रा - जलविद्युत ईंधन;
• सौर पैनल - 10.2 एम 2 का कुल क्षेत्रफल। बैटरी में 2860 सेल हैं, जो आपको 110 वाट की शक्ति उत्पन्न करने की अनुमति देता है। 20 ए * एच की क्षमता के साथ लिथियम आयन बैटरी का उपयोग करके ऊर्जा भंडारण किया गया था;
• एसएसडी - 16 जीबी, इसमें 60 दिनों से अधिक डेटा एकत्र किया गया था, महीने में एक बार जानकारी पृथ्वी पर प्रेषित की गई थी।

फोटोमीटर में 42 सीसीडी होते हैं जो कुल 95 मेगापिक्सेल का रिज़ॉल्यूशन प्रदान करते हैं। डिज़ाइन अधिक सटीक नियंत्रण प्रदान करने के लिए सरणी के कोनों में चार अतिरिक्त CCDs प्रदान करता है। प्रत्येक मैट्रिक्स का आकार 5 x 2.5 सेमी है, संकल्प 2200 x 1024 पिक्सेल है।


अंदर का नज़ारा

संतृप्ति सीमा तक पहुंचने के बाद, मैट्रिसेस से डेटा हर 6 सेकंड में लिया गया था, जिसके बाद उन्हें प्रत्येक पिक्सेल के लिए आधे मिनट के लिए ऑन-बोर्ड कंप्यूटर में अभिव्यक्त किया गया था। केप्लर ने 430890 एनएम के पासबैंड में अवलोकन किया। वह 16 वीं परिमाण तक "देख" सकता था।

1.4 मीटर व्यास के साथ मुख्य दर्पण को कॉर्निंग द्वारा निर्मित किया गया था, जो स्मार्टफोन स्क्रीन के लिए सुरक्षात्मक चश्मा विकसित करता है। इसकी तकनीक ने दर्पण के द्रव्यमान में एक कट्टरपंथी कमी को प्राप्त करना संभव बना दिया है। नतीजतन, यह पारंपरिक सामग्रियों से बने एक ही आकार के दर्पण के द्रव्यमान का केवल 14% था।

विभिन्न तत्वों के लिए, ऑपरेटिंग तापमान अलग थे। तो, श्मिट सुधारक, जो दूरबीन के सामने एक गैर-गोलाकार लेंस था, ने लगभग -30 ° C के तापमान पर काम किया। मुख्य रियर मिरर -11 डिग्री सेल्सियस पर काम किया। सीसीडी मैट्रिक्स अधिक कठिन परिस्थितियों में था - इसे -85 C के तापमान पर काम करना पड़ता था, जो डिटेक्टर शोर को कम करने के लिए आवश्यक था। अंशांकन के दौरान धूल कवर बंद होने के साथ, घटकों का तापमान इस न्यूनतम से थोड़ा ऊपर था। बाहरी अंतरिक्ष में तापमान काफी पर्याप्त है ताकि डिवाइस को ठंडा करने के लिए तरलीकृत गैस का उपयोग करने की आवश्यकता न हो।

केप्लर को किसने और कैसे नियंत्रित किया?

तंत्र का मुख्यालय कोलोराडो विश्वविद्यालय के अनुसंधान परिसर बोल्डर पर स्थित था। प्रबंधन टीम में बॉल एयरोस्पेस एंड टेक्नोलॉजीज के अनुबंध के अनुसार वायुमंडलीय और अंतरिक्ष भौतिकी की प्रयोगशाला के विशेषज्ञ शामिल थे। प्रयोगशाला ने कार्य योजनाओं को तैयार किया, प्राथमिक डेटा एकत्र किया और उन्हें वितरित किया।

शुरू में प्रोजेक्ट बजट $ 600 मिलियन का अनुमान लगाया गया था, जिसमें 3.5 वर्षों के लिए डिवाइस का निर्माण, लॉन्च और इसका संचालन शामिल था। 2012 में, नासा ने घोषणा की कि 2016 तक 20 मिलियन डॉलर के वार्षिक बजट के साथ परियोजना को वित्तपोषित किया जाएगा।

पृथ्वी के साथ केपलर डेटा एक्सचेंज

टेलीस्कोप के साथ डेटा विनिमय सप्ताह में दो बार माइक्रोवेव (आवृत्ति स्पेक्ट्रम 7 से 11.2 गीगाहर्ट्ज) के माध्यम से किया गया था। वैज्ञानिकों ने आदेश प्रसारित किए और डिवाइस से डेटा प्राप्त किया। हालांकि, महीने में एक बार, माइक्रोवेव चैनल के माध्यम से, लेकिन 26.540 गीगाहर्ट्ज के स्पेक्ट्रम के साथ वैज्ञानिक डेटा डाउनलोड किया गया था। संचार चैनल की चौड़ाई 550 kB / s से अधिक नहीं थी।



तंत्र के एंटीना को सख्ती से तय किया गया था, ताकि पृथ्वी के साथ संवाद करने के लिए, पूरे कक्षीय दूरबीन के स्थान में स्थिति को बदलना आवश्यक था। डेटा के भाग का विश्लेषण ऑन-बोर्ड कंप्यूटर द्वारा किया गया ताकि संपीड़ित जानकारी संचारित करके ट्रैफ़िक को बचाया जा सके।

मिशन के दौरान एकत्र किए गए टेलीमेट्री डेटा को परियोजना डेटा प्रबंधन केंद्र पर पुनर्निर्देशित किया गया था। केंद्र अंतरिक्ष अनुसंधान संस्थान में एक अंतरिक्ष दूरबीन का उपयोग कर स्थित है। यह हबल स्पेस टेलीस्कोप का उपयोग करके अनुसंधान का प्रबंधन और संचालन करने के लिए 1981 में NASA द्वारा स्थापित एक वैज्ञानिक संचालन केंद्र है।


संचार सत्रों के दौरान, केप्लर से वैज्ञानिक डेटा डाउनलोड करने के लिए निम्नलिखित ऑपरेशन किए जाने थे:

• DMC (केपलर डेटा मैनेजमेंट सेंटर, केपलर डेटा मैनेजमेंट सेंटर) से प्राथमिक पिक्सेलयुक्त पिक्सेल डेटा प्राप्त करें;
• प्रत्येक स्टार के लिए कैलिब्रेटेड पिक्सेल और प्रकाश घटता प्राप्त करने के लिए विशेष विश्लेषण एल्गोरिदम के साथ प्राथमिक डेटा की प्रक्रिया करें;
• ग्रहों का पता लगाने (थ्रेशोल्ड क्रॉसिंग या टीसीई की घटनाओं) का पता लगाने के लिए, एक पारगमन खोज करें (किसी ग्रह की चमक को अपनी डिस्क से गुजरने के रूप में बदलना);
• झूठी सकारात्मकता को खत्म करने के लिए उम्मीदवार ग्रह डेटा सत्यापित करें।

लक्ष्य और उद्देश्य क्या थे?

केप्लर का वैज्ञानिक लक्ष्य दूरबीन की "दृष्टि" के दायरे में स्थित तारकीय प्रणालियों का अध्ययन करना था। निम्नलिखित कार्य निर्धारित किए गए थे:

• पृथ्वी जैसे ग्रहों की संख्या निर्धारित करें जो एक संभावित रहने योग्य क्षेत्र में हैं;
• इन ग्रहों की कक्षाओं के आकार और आकार की सीमा की गणना करें;
• उन ग्रहों की संख्या का अनुमान लगाएं जो मल्टी-स्टार सिस्टम में हैं;
• छोटी अवधि के विशाल ग्रहों की कक्षा के आकार, चमक, व्यास, द्रव्यमान और घनत्व की सीमा निर्धारित करें;
• प्रत्येक पाया ग्रह प्रणाली में अतिरिक्त वस्तुओं का पता लगाएं;
• तारों के गुणों का अध्ययन करना जिसमें ग्रह प्रणालियों की खोज की जाती है।

सॉफ्टवेयर उपकरण

केप्लर ने पृथ्वी पर भेजे गए डेटा को संसाधित करने के लिए, इन सॉफ्टवेयर टूल्स का उपयोग किया था:

• लाइटकुरवे - लाइटकुरवे पायथन आपको नासा केपलर, के 2 और टीईएस मिशन द्वारा प्राप्त विशेष पिक्सेल और प्रकाश क्यूब्स में खगोलीय प्रवाह के समय श्रृंखला डेटा का प्रभावी ढंग से विश्लेषण करने की अनुमति देता है। लिंक ।
• PyKE - डेटा को मान्य करने और स्टारलाईट कर्व्स निकालने के लिए एक कमांड-लाइन टूलकिट। लिंक ।
• K2fov - "लक्ष्य पिक्सेल" की फ़ाइलों की जाँच करने और छिपे हुए प्रकाश क्यूब्स को हाइलाइट करने के लिए कमांड लाइन टूल का एक सेट। लिंक ।
• K2ephem - जाँच करता है कि सौर मंडल, क्षुद्रग्रह या धूमकेतु का गतिशील पिंड, सिस्टम के "फील्ड ऑफ़ व्यू" में जा सकता है या नहीं। लिंक ।
• K2flix - ऐसे पिक्सेल के त्वरित और आसान मूल्यांकन के लिए वीडियो या एनिमेटेड gifs के लिए पिक्सेल फ़ाइलों को लक्षित करता है। लिंक ।
• K2mosaic - विस्तृत फ़ील्ड छवियों के लिए पिक्सेल फ़ाइलों को लक्षित करता है। लिंक ।
• कडेनज़ा - प्राथमिक डेटा को फिट्स में परिवर्तित करता है, खगोलविदों के लिए सुविधाजनक है। लिंक ।

डेवलपर समुदाय के प्रतिनिधियों ने सभी को कुछ उपकरण उपलब्ध कराए हैं। सहायक सॉफ्टवेयर भी है, जो " अन्य सॉफ्टवेयर " पेज पर उपलब्ध है। और नासा वेबसाइट पर आप सॉफ्टवेयर की एक पूरी सूची और उन उद्देश्यों को पा सकते हैं जिनके लिए यह कार्य करता है ।

काम के परिणाम - लघु

कई सालों तक, दूरबीन 2245 एक्सोप्लेनेट्स और 2000 से अधिक संभावित एक्सोप्लैनेट्स का पता लगाने में कामयाब रही - ये डेटा वैज्ञानिकों द्वारा सत्यापित हैं।

वास्तव में, टेलीस्कोप ने पृथ्वी को इतनी अधिक जानकारी प्रेषित की कि उसे विस्तार से विश्लेषण करने में वर्षों लगेंगे।

"केपलर" ने तारकीय प्रणालियों, उनके विकास और विविधता के बारे में महत्वपूर्ण विचारों का विस्तार किया। विशेष रूप से, पृथ्वी जैसे ग्रहों का अस्तित्व सिद्ध किया गया था - पहले के खगोल विज्ञानी केवल ग्रहों की विशेषताओं के बारे में धारणा बना सकते थे।

आगे क्या है?

केपलर टेलिस्कोप को TESS (ट्रांसिटिंग एक्सोप्लैनेट सर्वे सैटेलाइट) द्वारा बदल दिया गया था। स्पेसएक्स फाल्कन 9 रॉकेट द्वारा 18 अप्रैल, 2018 को लॉन्च किया गया था। TESS, पृथ्वी से 300 प्रकाश वर्ष से अधिक चमकदार सितारों का अध्ययन नहीं करता है। लक्ष्य स्टोनी एक्सोप्लेनेट्स की खोज है जो रहने योग्य क्षेत्र में आते हैं। कुल मिलाकर, यह 12 परिमाणों की तुलना में वर्णक्रमीय वर्ग जी, एम, आर उज्जवल के लगभग 500 हजार सितारों की जांच करने की योजना है। इसके अलावा, तारे के पूरे आसमान में बिखरे हुए पास के 1,000 बौनों का पता लगाया जाएगा।