TESS: Com lentes abertas e uma órbita inteligente

Provavelmente, você está ciente de que a sonda Kepler, projetada especialmente para a busca de exoplanetas, ficará sem combustível nos próximos dias. Desde 2013, devido a acidentes, ele se transformou em um veleiro espacial, mas ainda continuou a coletar dados. A NASA planeja coletar algum tipo de informação científica após o fim do combustível, mas em geral a missão chegará ao fim. Mas não fique chateado - prolongar a vida do Kepler levou ao fato de que ele esperou pelo próximo aparato especial, TESS, que cumpre o mesmo objetivo - procurar planetas em outros sistemas estelares.

Nova missão antiga

TESS e Kepler estão relacionados não apenas pela tarefa, mas também pela maneira de alcançá-la. Os dois telescópios estão engajados na busca de exoplanetas pelo método de trânsito - quando um planeta passa entre uma estrela e um telescópio, sua luz é levemente amortecida.


Gráficos do brilho das estrelas durante a passagem de exoplanetas de acordo com o telescópio Kepler, desenho da NASA

O método é bom, pois você pode determinar não apenas os parâmetros da órbita, mas também o albedo (refletividade) e até tentar descobrir a composição da atmosfera do exoplaneta analisando a mudança no espectro da estrela. Infelizmente, o método de trânsito também apresenta desvantagens - em primeiro lugar, é impossível notar um planeta se seu plano de rotação não passar pelo eixo "estrela do telescópio". Além disso, quanto mais longe o planeta estiver da estrela, mais longo será o seu período de revolução e mais tempo será necessário observar continuamente a estrela para observar o exoplaneta. Mas, em geral, a simplicidade comparativa do método e a capacidade de observar muitas estrelas ao mesmo tempo permitiram apenas que o telescópio Kepler abrisse mais de dois mil e quinhentos exoplanetas, e quase três mil candidatos aguardavam confirmação.


Comparação de campos de visibilidade Kepler e TESS

Mas então começam as diferenças - Kepler analisa um setor muito estreito do espaço na região da constelação de Cygnus, mas a uma distância de até 3000 anos-luz. TESS “vê” apenas 200 anos-luz, mas em dois anos da missão principal terá que examinar os dois hemisférios. A cada 27 dias, o telescópio muda para um novo setor do pólo para 6 ° norte / sul. Como você pode imaginar, a área do poste estará sob observação quase constante. Isso é potencialmente útil para futuras missões - nas proximidades do pólo há uma zona que estará constantemente disponível para observação pelo telescópio James Webb, que ainda não foi lançado.


Imagem: NASA / TESS

Novos olhos

Câmeras TESS na oficina, foto da NASA

O único dispositivo científico no TESS são quatro câmeras idênticas. Cada um possui um sensor de 16,8 megapixels, um conjunto de sete lentes e um filtro especial na faixa do infravermelho próximo para observação de anãs vermelhas. Uma câmera com uma abertura de 146 milímetros e uma abertura relativa de f / 1.4 verá um setor de 24x24 ° e poderá tirar fotos com uma resolução de 4096x4096 pixels.


Sensor, a seguir foto Projeto NASA / TESS


Câmera secional


Montagem de câmera, pessoa para balança

Vale ressaltar que o TESS e o Kepler são programas da NASA com diferentes níveis de financiamento; portanto, o TESS custa cerca da metade do preço.

Órbita especial

Para que a Terra não interfira no processo de observação do TESS (em órbita baixa, ele não funcionará continuamente para examinar um setor por 27 dias), o dispositivo deve ser enviado para longe do nosso planeta. E para transmitir dados, é aconselhável estar mais próximo - com o aumento da distância, são necessárias antenas maiores e a velocidade diminui. A área da órbita geoestacionária não se encaixa - a lua irá interferir. Bem, é altamente recomendável economizar dinheiro, tornando o telescópio cada vez mais fácil. E para resolver todos esses problemas, a balística escolheu uma órbita muito interessante que não era usada antes.


Circuito de retirada TESS, imagem da NASA

Após a separação do estágio superior, o TESS entrou na órbita de referência. Por três turnos, o dispositivo com seus motores elevará o centro (o ponto superior da órbita) para que apareça na região da lua. Eles salvaram silenciosamente aqui - uma manobra em um turno exigiria motores mais caros e pesados. Na quarta rodada, o TESS será realizado perto da Lua, aproveitando sua atração para, primeiro, mudar para uma órbita mais alta e, segundo, mudar de inclinação (operação muito cara em termos de consumo de combustível).


Uma olhada na órbita TESS do plano da órbita da lua

E finalmente, a partir da órbita de transição, o telescópio passará para a órbita de trabalho, gastando apenas ~ 200 m / s da velocidade característica. E depois de todas as manobras, o telescópio terá cerca de 20% do combustível restante.



A órbita de trabalho tem um período de circulação de 13,65 dias, exatamente metade do período de circulação da lua. Isso é feito de propósito, para que cada órbita da Lua esteja o mais longe possível - 90 ° à esquerda ou à direita do dispositivo e introduza um mínimo de distúrbios. Espera-se que a órbita seja estável (ou seja, não exija consumo de combustível para correção) por pelo menos 20 anos.

E a tarefa de economizar em antenas e comunicações é resolvida pelo fato de a órbita ser bastante alongada - o apocentro é cerca de três vezes maior que o pericentro. Na região do ponto mais baixo da órbita, o TESS para de observar por um curto período de tempo, gira a antena para a Terra e transmite os dados acumulados por rotação.

Espera-se que o telescópio esteja em órbita de trabalho e inicie observações científicas em dois meses.

Lançamento

Vale ressaltar que o lançamento do telescópio foi um sucesso separado para a SpaceX - pela primeira vez a empresa obteve acesso às missões científicas de médio risco da NASA e o TESS foi o primeiro dispositivo a ser lançado exclusivamente pela agência espacial americana - projetos anteriores, Jason-3 e DSCOVR, foram criados em A colaboração da NASA com outras organizações.



A propósito, o TESS se tornou o veículo mais leve lançado no Falcon 9. Mas a órbita de referência mais alta não deixou combustível para retornar à terra, o primeiro estágio teve que pousar em uma barcaça. Espera-se também que esta missão seja o último lançamento de um novo foguete de modificação do Bloco 4, muito em breve a versão final, ainda mais adaptada para reutilizável, do Bloco 5.