背景:开普勒太空天文台-铁,与地球的交流,软件和结果



10月底,美国宇航局于2009年3月发射的开普勒望远镜停止了运作。 燃料用完了,没有它,该设备将无法工作-无法在空间中定位,这对于观察空间是必要的。 关于开普勒的成就, 他们在哈布雷(Habré) 谈论了很多,所以我会尽力避免重复自己(也许,再说一遍)。 取而代之的是,我将描述太空观测台的技术术语以及开普勒团队使用的软件类型,包括用于处理传入数据的软件。

这望远镜是什么


开普勒是一种带有超灵敏光度计的轨道望远镜,该光度计可搜寻系外行星。 同时,开普勒可以观测到约10万颗恒星。 该系统的任务是长时间观察某些恒星。 为了实现这一目标,工程师们开发了一种机制,可以将望远镜保持“瞄准”状态。


开普勒大致使用了这些飞轮。

该机构的重要元素是飞轮,飞轮有助于定位整个结构。 这些是唯一的运动部件。 还有一点液体-引擎用来改变望远镜在太空中位置的燃料。

规格:

  • 直径2.7 m,长度-约4.7 m;
  • 质量-1052.4千克,其中478千克-光度计,航天器-562.7千克,11.7千克-肼燃料;
  • 太阳能电池板-总面积为10.2平方米。 该电池由2860个电池组成,可以产生110瓦功率。 使用容量为20 A * h的锂离子电池进行能量存储;
  • SSD-16 GB,其中包含60天内收集的数据量,信息每月一次传输到地球。

光度计由42个CCD组成,总分辨率为95兆像素。 该设计在阵列的角落提供了四个额外的CCD,以提供更精确的控制。 每个矩阵的大小为5 x 2.5厘米,分辨率为2200 x 1024像素。


内部视图

达到饱和度极限后,每隔6秒从矩阵中获取一次数据,然后将其在车载计算机中对每个像素求和半分钟。 开普勒在430–890 nm的通带中进行了观测。 他可以“看到”直到16 级的恒星。

直径为1.4米的主镜是康宁公司生产的,康宁公司开发了用于智能手机屏幕的防护眼镜。 它的技术使从根本上减少镜子的质量成为可能。 结果,它仅占传统材料制成的相同尺寸镜子的质量的14%。

对于不同的元素,工作温度是不同的。 因此,施密特校正器是望远镜前面的非球面透镜,在约-30°C的温度下工作。 主后视镜在-11°C下工作。 CCD矩阵处于更困难的条件下-必须在-85 C的温度下工作,这对于降低检测器噪声是必需的。 在校准过程中关闭防尘盖时,组件的温度略高于该最低温度。 外层空间的温度足够高,因此无需使用液化气来冷却设备。

谁控制开普勒,如何控制?


该仪器的总部位于科罗拉多博尔德大学的研究园区。 根据Ball Aerospace&Technologies的合同,管理团队包括来自大气和空间物理实验室的专家。 实验室起草了工作计划,收集了主要数据并进行了分发。

最初的项目预算估计为6亿美元,包括设备的创建,启动及其运行3.5年。 2012年,NASA宣布该项目的资金到2016年为止,年度预算为2000万美元。

开普勒与地球的数据交换


每周两次通过微波(频谱从7到11.2 GHz)与望远镜进行数据交换。 科学家发送命令并从设备接收数据。 但是,每月也通过微波信道下载一次科学数据,但其频谱范围为26.5–40 GHz。 通信通道的宽度未超过550 kB / s。



装置的天线被严格地固定,因此为了与地球通信,必须改变整个轨道望远镜在空间中的位置。 车载计算机对部分数据进行了分析,以通过传输压缩信息节省流量。

任务期间收集的遥测数据被重定向到项目数据管理中心。 该中心使用太空望远镜位于太空研究所。 它是美国国家航空航天局(NASA)于1981年建立的科学作战中心,用于使用哈勃太空望远镜进行管理和进行研究。


在交流期间,必须执行以下操作才能从开普勒下载科学数据:

  • 从DMC(开普勒数据管理中心,开普勒数据管理中心)获取主要像素化像素数据;
  • 使用专门的分析算法处理主要数据,以获得每颗恒星的校准像素和光曲线;
  • 执行过境搜索(当行星通过其磁盘时,改变恒星的亮度)以检测行星(阈值穿越事件或TCE事件);
  • 验证候选行星数据以消除误报。

目的和目的是什么?


开普勒的科学目标是研究位于望远镜“视觉”范围内的恒星系统。 设置了以下任务:

  • 确定位于潜在宜居区域的类地球行星的数量;
  • 计算这些行星的轨道大小和形状的范围;
  • 估计多星系统中的行星数量;
  • 确定短周期巨型行星的轨道大小,亮度,直径,质量和密度的范围;
  • 在发现的每个行星系统中检测其他物体;
  • 研究发现行星系统的恒星的特性。

软件工具


为了处理开普勒发送到地球的数据,使用了以下软件工具:

  • Lightkurve -Lightkurve Python使您可以有效地分析天文通量的时间序列数据,尤其是NASA开普勒,K2和TESS任务获得的像素和光立方。 友情链接
  • PyKE-用于验证数据和提取星光曲线的命令行工具包。 友情链接
  • K2fov-一组命令行工具,用于检查“目标像素”的文件并突出显示隐藏的光立方。 友情链接
  • K2ephem-检查太阳系的移动物体(小行星或彗星)是否可以进入系统的“视场”。 友情链接
  • K2flix-将目标像素文件转换为视频或动画gif,以便快速,轻松地评估此类像素。 友情链接
  • K2mosaic-将目标像素文件转换为宽视场图像。 友情链接
  • Kadenza-将原始数据转换为FITS,方便天文学家使用。 友情链接

开发者社区的代表已经向所有人提供了一些工具。 还有辅助软件,可在“ 其他软件 ”页面上找到。 在NASA网站上,您可以找到软件的完整列表以及其服务目的

工作结果-简短


几年来,该望远镜设法探测到2245个系外行星和2000多个潜在系外行星 -这些数据已由科学家证实。

实际上,该望远镜向地球传输了如此多的信息,以至于需要花费数年的时间来详细分析和分析它。

“开普勒”极大地扩展了关于恒星系统,其演化和多样性的观念,特别是证明了类地行星的存在-早期的天文学家只能对行星的特性做出假设。

接下来是什么?




开普勒望远镜被TESS(过渡系外行星调查卫星)取代。 该发射是由SpaceX Falcon 9火箭于2018年4月18日进行的。 TESS研究距地球不超过300光年的最亮恒星。 目的是发现落入宜居带的石质系外行星。 总共计划检查G,M,R光谱等级超过12个量级的约50万颗恒星。 此外,还将探索散布在星空中的1,000个附近的红矮星。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN431576/


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