TESS:配备大开镜头和巧妙的轨道

您很可能已经意识到,专门为寻找系外行星而设计的开普勒航天器将在未来几天耗尽燃料。 自2013年以来,由于意外事故,他变成了太空帆船,但仍继续收集数据。 NASA计划在燃料结束后收集某种科学信息,但总体而言任务将结束。 但是不要着急-延长开普勒的寿命使他等待着下一个达到相同目标的特殊装置TESS -寻找其他恒星系统中的行星。



新旧任务


TESS和开普勒不仅与任务相关,而且与实现任务的方式相关。 两架望远镜都通过运输方法从事寻找系外行星的工作-当行星在恒星与望远镜之间通过时,其光线会略微衰减。


根据美国国家航空航天局(NASA)开普勒望远镜绘制的系外行星通过过程中恒星亮度的图表

该方法的优点在于,您不仅可以确定轨道的参数,还可以确定反照率(反射率),甚至可以通过分析恒星光谱的变化来找出系外行星大气的成分。 the,过境法也有缺点-首先,如果行星的旋转平面未通过“望远镜星”轴,就不可能注意到它。 另外,行星离恒星越远,其自转周期就越长,为了观察系外行星,持续观察恒星的时间也就越长。 但是总的来说,该方法的相对简单性以及同时观察许多恒星的能力仅使开普勒望远镜能够打开两千半以上的系外行星,并且近三千个候选行星正在等待确认。


开普勒和TESS能见度字段的比较

但是随后差异开始了-开普勒研究了天鹅座星座中一个非常狭窄的空间区域,但是距离高达3000光年。 TESS仅“看到”了200光年,但是在执行任务的两年内,将不得不检查两个半球。 每隔27天,望远镜将从极点切换到北/南6°的新扇区。 您可能会猜到,极区的面积几乎处于恒定观察之下。 这对于将来的任务很有用-在极点附近有一个区域,该区域将一直可供尚未发射的詹姆斯·韦伯望远镜观测。


图片:NASA / TESS

新眼睛



车间里的TESS相机,NASA照片

TESS上唯一的科学设备是四个相同的摄像机。 每一个都有一个16.8百万像素的传感器,一个由七个透镜组成的组件以及一个在近红外范围内的特殊滤镜,用于观察红矮星。 孔径为146毫米且相对孔径为f / 1.4的相机将看到24x24°的扇区,并能够以4096x4096像素的分辨率拍摄照片。


传感器,以下为NASA / TESS项目照片


分段相机


摄像头组件,体重秤

值得注意的是,TESS和开普勒是NASA计划,其资金水平不同,因此TESS的价格仅为其一半。

特殊轨道


为了避免地球干扰TESS观测过程(在低轨道运行27天,它无法连续进入一个扇区),必须将设备从我们的星球上移开。 为了传输数据,建议距离更近-随着距离的增加,需要更大的天线,并且速度下降。 对地静止轨道区域不合适-月亮会干扰。 好吧,强烈建议通过使望远镜越来越容易来省钱。 为了解决所有这些问题,弹道学选择了一个以前从未使用过的非常有趣的轨道。


TESS退出电路,NASA图片

从上层分离后,TESS进入了参考轨道。 该设备及其引擎将转弯三圈,使其重心(轨道的最高点)出现在月球区域。 他们在这里安静地保存了下来-一回合将需要更昂贵和更重型的发动机。 在第四轮中,TESS将利用其吸引力在月球附近举行,首先是切换到更高的轨道,其次是改变其倾斜度(在燃料消耗方面非常昂贵的操作)。


从月球轨道平面看TESS轨道

最后,从过渡轨道开始,望远镜将切换到工作中的望远镜,仅花费了约200 m / s的特征速度。 在完成所有操作后,望远镜将剩下约20%的燃料。



工作轨道的循环周期为13.65天,恰好是月球循环周期的一半。 这样做是有目的的,以使月球的每个轨道都尽可能远-航天器的左侧或右侧90°,并引入最小的干扰。 预计该轨道将至少保持20年稳定(即不需要燃料消耗进行校正)。

轨道相当拉长的事实解决了节省天线和通信的任务-中心距大约是中心距的三倍。 在轨道最低点的区域,TESS将在短时间内停止观测,将天线转向地球并传输每转累积的数据。

预计该望远镜将进入工作轨道,并将在两个月内开始科学观测。

发射


值得注意的是,望远镜的发射是SpaceX的另一项成功-这是该公司首次获得NASA的中等风险科学任务的访问权,而TESS是美国航天局首次专门发射的设备-之前的项目Jason-3和DSCOVR是在NASA与其他组织的合作。



顺便说一句,TESS成为猎鹰9号上最轻的运载工具,但是较高的参考轨道并没有留下返回地面的燃料,第一阶段必须在驳船上着陆。 还可以预期,该任务将是新的Block 4改装火箭的最后一次发射,不久之后将是最终的,甚至更适合可重复使用的Block 5版本应该飞行。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN411667/


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