TESS: Dengan lensa terbuka lebar dan orbit yang pintar

Kemungkinan besar Anda sadar bahwa pesawat ruang angkasa Kepler yang dirancang khusus untuk pencarian exoplanet akan kehabisan bahan bakar dalam beberapa hari mendatang. Sejak 2013, karena kecelakaan, ia berubah menjadi perahu layar antariksa, tetapi masih terus mengumpulkan data. NASA memiliki rencana untuk mengumpulkan beberapa jenis informasi ilmiah setelah bahan bakar berakhir, tetapi pada umumnya misi akan berakhir. Tetapi jangan kecewa - memperpanjang umur Kepler mengarah pada fakta bahwa ia menunggu aparat khusus berikutnya, TESS, yang memenuhi tujuan yang sama - untuk mencari planet di sistem bintang lainnya.

Misi lama yang baru

TESS dan Kepler tidak hanya terkait dengan tugas, tetapi juga dengan cara mencapainya. Kedua teleskop terlibat dalam pencarian exoplanet dengan metode transit - ketika sebuah planet melewati antara bintang dan teleskop, cahayanya sedikit teredam.


Grafik kecerahan bintang selama lintasan eksoplanet menurut teleskop Kepler, gambar NASA

Metode ini bagus karena Anda tidak hanya dapat menentukan parameter orbit, tetapi juga albedo (reflektifitas) dan bahkan mencoba mencari tahu komposisi atmosfer planet ekstrasurya dengan menganalisis perubahan dalam spektrum bintang. Sayangnya, metode transit juga memiliki kelemahan - pertama-tama, tidak mungkin untuk melihat sebuah planet jika bidang rotasinya tidak melewati sumbu "bintang-teleskop". Selain itu, semakin jauh planet ini dari bintang, semakin lama periode revolusi, dan semakin lama diperlukan untuk terus mengamati bintang untuk memperhatikan planet ekstrasurya. Tetapi secara umum, kesederhanaan komparatif dari metode dan kemampuan untuk mengamati banyak bintang pada saat yang sama hanya memungkinkan teleskop Kepler untuk membuka lebih dari dua setengah ribu exoplanet, dan hampir tiga ribu kandidat sedang menunggu konfirmasi.


Perbandingan Bidang Visibilitas Kepler dan TESS

Tapi kemudian perbedaan mulai - Kepler melihat ke sektor ruang yang sangat sempit di wilayah rasi Cygnus, tetapi pada jarak hingga 3000 tahun cahaya. TESS “melihat” hanya 200 tahun cahaya, tetapi dalam dua tahun misi utama harus memeriksa kedua belahan otak. Setiap 27 hari, teleskop akan beralih ke sektor baru dari kutub ke 6 ° utara / selatan. Seperti yang Anda duga, area tiang akan berada di bawah pengamatan yang hampir konstan. Ini berpotensi berguna untuk misi di masa depan - di sekitar kutub ada zona yang akan selalu tersedia untuk pengamatan oleh teleskop James Webb, yang belum diluncurkan.


Gambar: NASA / TESS

Mata baru

Kamera TESS di bengkel, foto NASA

Satu-satunya perangkat ilmiah di TESS adalah empat kamera yang identik. Masing-masing memiliki sensor 16,8 megapiksel, perakitan tujuh lensa dan filter khusus dalam jangkauan inframerah dekat untuk mengamati katai merah. Kamera dengan bukaan 146 milimeter dan bukaan relatif f / 1.4 akan melihat sektor 24x24 ° dan akan dapat mengambil foto dengan resolusi 4096x4096 piksel.


Sensor, selanjutnya foto Proyek NASA / TESS


Kamera Sectional


Perakitan kamera, orang untuk skala

Perlu dicatat bahwa TESS dan Kepler adalah program NASA dengan tingkat pendanaan yang berbeda, sehingga TESS adalah sekitar setengah harga.

Orbit khusus

Agar Bumi tidak mengganggu proses pengamatan TESS (dalam orbit rendah itu tidak akan bekerja terus menerus untuk melihat ke satu sektor selama 27 hari), perangkat harus dikirim jauh dari planet kita. Dan untuk mengirimkan data, disarankan untuk lebih dekat - dengan semakin meningkatnya jarak, diperlukan antena yang lebih besar, dan kecepatannya pun turun. Daerah orbit geostasioner tidak cocok - bulan akan mengganggu. Nah, sangat disarankan untuk menghemat uang dengan membuat teleskop lebih mudah dan lebih mudah. Dan untuk menyelesaikan semua masalah ini, balistik memilih orbit yang sangat menarik yang tidak digunakan sebelumnya.


Sirkuit penarikan TESS, gambar NASA

Setelah pemisahan dari tahap atas, TESS memasuki orbit referensi. Untuk tiga putaran, perangkat dengan mesinnya akan menaikkan apocenter (titik atas orbit) sehingga muncul di wilayah bulan. Mereka diam-diam menyelamatkan di sini - manuver dalam satu putaran akan membutuhkan mesin yang lebih mahal dan berat. Pada putaran keempat, TESS akan diadakan di dekat Bulan, mengambil keuntungan dari ketertarikannya, pertama, untuk beralih ke orbit yang lebih tinggi, dan kedua, untuk mengubah kemiringannya (operasi yang sangat mahal dalam hal konsumsi bahan bakar).


Sekilas tentang orbit TESS dari bidang orbit bulan

Dan akhirnya, dari orbit transisi, teleskop akan beralih ke yang berfungsi, setelah menghabiskan hanya ~ 200 m / s dari kecepatan karakteristik. Dan setelah semua manuver, teleskop akan memiliki sekitar 20% bahan bakar yang tersisa.



Orbit yang bekerja memiliki periode sirkulasi 13,65 hari, tepat setengah dari periode sirkulasi bulan. Hal ini dilakukan dengan sengaja sehingga setiap orbit Bulan sejauh mungkin - 90 ° ke kiri atau kanan perangkat dan memperkenalkan gangguan minimum. Diharapkan bahwa orbitnya akan stabil (mis., Tidak akan memerlukan konsumsi bahan bakar untuk koreksi) setidaknya selama 20 tahun.

Dan tugas menghemat antena dan komunikasi diselesaikan dengan fakta bahwa orbitnya cukup panjang - apocenter sekitar tiga kali lebih tinggi dari pericenter. Di wilayah titik terendah orbit, TESS akan berhenti mengamati untuk waktu yang singkat, mengarahkan antena ke Bumi dan mengirimkan data yang terakumulasi per revolusi.

Diharapkan bahwa teleskop akan berada di orbit yang berfungsi dan akan memulai pengamatan ilmiah dalam dua bulan.

Luncurkan

Perlu dicatat bahwa peluncuran teleskop adalah keberhasilan terpisah untuk SpaceX - untuk pertama kalinya perusahaan memperoleh akses ke misi ilmiah risiko menengah NASA, dan TESS adalah perangkat pertama yang diluncurkan secara eksklusif oleh badan antariksa Amerika - proyek sebelumnya, Jason-3 dan DSCOVR, dibuat di Kolaborasi NASA dengan organisasi lain.



Ngomong-ngomong, TESS menjadi kendaraan paling ringan yang diluncurkan di Falcon 9. Tapi orbit referensi yang lebih tinggi tidak meninggalkan bahan bakar untuk kembali ke darat, tahap pertama harus mendarat di tongkang. Diharapkan juga bahwa misi ini akan menjadi peluncuran terakhir dari roket modifikasi Blok 4 baru, segera final, bahkan lebih disesuaikan untuk digunakan kembali, versi Blok 5 harus terbang.