No final de outubro, o telescópio Kepler, lançado pela NASA em março de 2009,
cessou a operação. O combustível acabou, o dispositivo não pode funcionar sem ele - não há possibilidade de posicionamento no espaço, e isso é necessário para observar o espaço. Sobre as realizações de Kepler,
eles falaram muito em Habré, por isso vou me esforçar muito para não me repetir (bem, talvez um pouco). Em vez disso, descreverei o que era o observatório espacial em termos tecnológicos e que tipo de software a equipe Kepler usou - inclusive para processar dados recebidos.
O que era esse telescópio
Kepler é um telescópio em órbita com um fotômetro ultra-sensível que procurava exoplanetas. Ao mesmo tempo, Kepler pôde observar cerca de 100 mil estrelas. A tarefa do sistema era observar um certo grupo de estrelas por um longo tempo. Para atingir a meta, os engenheiros desenvolveram um mecanismo que manteria o telescópio "apontado" em um determinado ponto.
Kepler usou aproximadamente esses volantes.Elementos importantes desse mecanismo foram volantes, volantes, que ajudaram a posicionar toda a estrutura. Essas foram as únicas partes móveis. Havia também um pouco de líquido - o combustível que os motores usavam para mudar a posição do telescópio no espaço.
Especificações:
- diâmetro 2,7 m, comprimento - cerca de 4,7 m;
- massa - 1052,4 kg, dos quais 478 kg - fotômetro para nave espacial - 562,7 kg, 11,7 kg - combustível hidrazina;
- painéis solares - área total de 10,2 m2. A bateria consiste em 2860 células, o que permite gerar energia de 110 watts. O armazenamento de energia foi realizado utilizando uma bateria de íons de lítio com capacidade de 20 A * h;
- SSD - 16 GB, continha a quantidade de dados coletados em 60 dias, as informações eram transmitidas à Terra uma vez por mês.
O fotômetro consiste em 42 CCDs, oferecendo uma resolução total de 95 megapixels. O design fornece quatro CCDs adicionais nos cantos da matriz para fornecer um controle mais preciso. O tamanho de cada matriz é 5 x 2,5 cm, a resolução é 2200 x 1024 pixels.
Vista internaOs dados das matrizes foram coletados a cada 6 segundos, após atingir o limite de saturação, após o que foram somados no computador de bordo por meio minuto para cada pixel. Kepler conduziu observações na banda passante de 430 a 890 nm. Ele podia "ver" estrelas até a 16ª
magnitude .
O espelho principal com 1,4 metros de diâmetro foi fabricado pela Corning, que desenvolve óculos de proteção para telas de smartphones. Sua tecnologia tornou possível obter uma redução radical na massa do espelho. Como resultado, representava apenas 14% da massa de um espelho do mesmo tamanho feito de materiais tradicionais.
Para diferentes elementos, as temperaturas operacionais foram diferentes. Assim, o corretor de Schmidt, que era uma lente não esférica em frente ao telescópio, trabalhava a uma temperatura de cerca de -30 ° C. O espelho traseiro principal trabalhava a -11 ° C. A matriz do CCD estava em condições mais difíceis - precisava trabalhar a uma temperatura de -85 ° C, necessária para reduzir o ruído do detector. Com a tampa protetora contra poeira fechada durante a calibração, a temperatura dos componentes ficou um pouco acima desse mínimo. A temperatura no espaço sideral é suficiente para que não seja necessário usar gás liquefeito para resfriar o dispositivo.
Quem controlou o Kepler e como?
A sede do aparelho estava localizada no campus de pesquisa da Universidade do Colorado Boulderd. A equipe de gerenciamento incluiu especialistas do Laboratório de Física Atmosférica e Espacial, de acordo com o contrato da Ball Aerospace & Technologies. O laboratório elaborou planos de trabalho, coletou dados primários e os distribuiu.
O orçamento do projeto foi inicialmente estimado em US $ 600 milhões, incluindo a criação, o lançamento do dispositivo e sua operação por 3,5 anos. Em 2012, a NASA anunciou que o projeto será financiado até 2016 com um orçamento anual de US $ 20 milhões.
Troca de dados Kepler com a Terra
A troca de dados com o telescópio era feita por microondas (espectro de frequência de 7 a 11,2 GHz) duas vezes por semana. Os cientistas transmitiram comandos e receberam dados do dispositivo. No entanto, os dados científicos eram baixados uma vez por mês, também via canal de microondas, mas com um espectro de 26,5 a 40 GHz. A largura do canal de comunicação não excedeu 550 kB / s.
A antena do aparelho era rigidamente fixa, de modo que, para se comunicar com a Terra, era necessário mudar a posição no espaço de todo o telescópio orbital. Parte dos dados foi analisada pelo computador de bordo para economizar tráfego, transmitindo informações compactadas.
Os dados de telemetria coletados durante a missão foram redirecionados para o Project Data Management Center. O centro está localizado no Instituto de Pesquisa Espacial, usando um telescópio espacial. É um centro de operações científicas fundado pela NASA em 1981 para gerenciar e conduzir pesquisas usando o Telescópio Espacial Hubble.
Durante as sessões de comunicação, foram necessárias as seguintes operações para baixar dados científicos do Kepler:
- Obtenha dados primários de pixel pixelizado do DMC (Kepler Data Management Center, Kepler Data Management Center);
- Processar dados primários com algoritmos de análise especializados para obter pixels calibrados e curvas de luz para cada estrela;
- Realize uma pesquisa de trânsito (alterando o brilho de uma estrela à medida que um planeta passa por seu disco) para detectar planetas (eventos de passagem do limiar ou TCEs);
- Verifique os dados do planeta candidato para eliminar falsos positivos.
Quais foram as metas e objetivos?
O objetivo científico do Kepler era estudar sistemas estelares localizados dentro do escopo da "visão" do telescópio. As seguintes tarefas foram definidas:
- Determine o número de planetas semelhantes à Terra que estão em uma zona potencialmente habitável;
- Calcular a variedade de tamanhos e formas das órbitas desses planetas;
- Estimar o número de planetas que estão em sistemas multi-estrela;
- Determinar a variedade de tamanhos de órbita, brilho, diâmetro, massa e densidade de planetas gigantes de curto período;
- Detecte objetos adicionais em cada sistema planetário encontrado;
- Estudo das propriedades das estrelas nas quais os sistemas planetários são descobertos.
Ferramentas de software
Para processar os dados que o Kepler enviou à Terra, essas ferramentas de software foram usadas:
- Lightkurve - Lightkurve Python permite analisar efetivamente dados de séries temporais de fluxos astronômicos, em particular pixels e cubos de luz obtidos pelas missões NASA Kepler, K2 e TESS. Link
- PyKE - Um kit de ferramentas de linha de comando para validar dados e extrair curvas de luz das estrelas. Link
- K2fov - Um conjunto de ferramentas de linha de comando para verificar arquivos do "pixel de destino" e destacar cubos de luz ocultos. Link
- K2ephem - Verifica se o corpo em movimento do sistema solar, um asteróide ou cometa, pode entrar no "campo de visão" do sistema. Link
- K2flix - Converte arquivos de pixel de destino em vídeos ou gifs animados para avaliação rápida e fácil de tais pixels. Link
- K2mosaic - Converte arquivos de pixel de destino em imagens de campo amplo. Link
- Kadenza - Converte dados primários em FITS, conveniente para astrônomos. Link
Representantes da comunidade de desenvolvedores disponibilizaram algumas ferramentas para todos. Também há software auxiliar, disponível na página “
Outro software ”. E no site da NASA você pode
encontrar uma lista completa de softwares e os propósitos para os quais ele serve .
Resultados do trabalho - curtos
Por vários anos, o telescópio conseguiu detectar
2245 exoplanetas e mais de 2000 exoplanetas em potencial - esses dados são verificados por cientistas.
De fato, o telescópio transmitiu tanta informação à Terra que levará anos para analisá-la e analisá-la em detalhes.
"Kepler" expandiu significativamente as idéias sobre sistemas estelares, sua evolução e diversidade.Em particular, a existência de planetas semelhantes à Terra foi comprovada - os astrônomos anteriores só podiam fazer suposições sobre as características dos planetas.
O que vem a seguir?
O telescópio Kepler foi substituído pelo TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite). O lançamento foi feito em 18 de abril de 2018 pelo foguete SpaceX Falcon 9. TESS estuda as estrelas mais brilhantes a mais de 300 anos-luz da Terra. O objetivo é a descoberta de exoplanetas pedregosos que caem na zona habitável. No total, está planejado examinar cerca de 500 mil estrelas das classes espectrais G, M, R mais brilhantes que 12 magnitudes. Além disso, serão exploradas 1.000 anãs vermelhas próximas espalhadas pelo céu estrelado.