據(jù)美媒報道，美國宇航局最新研制的凌日系外行星勘測衛(wèi)星（TESS），由獵鷹9火箭從卡納維拉爾角航天中心發(fā)射升空。該衛(wèi)星將在太空執(zhí)行2年的偵測任務(wù)，探測可能支持生命生存的太陽系外行星。
TESS是美國發(fā)射的第二顆行星涉獵航天器，它的升空會給太空探測帶來哪些幫助？相比首顆同類型探測器——開普勒太空望遠(yuǎn)鏡又有哪些優(yōu)勢呢？
接力開普勒 尋找類地行星
2009年3月6日，美國宇航局發(fā)射了世界首顆探測太陽系外類地行星的探測器——開普勒太空望遠(yuǎn)鏡。在為期3年半的任務(wù)期內(nèi)，開普勒望遠(yuǎn)鏡對天鵝座和天琴座中大約10萬個恒星系統(tǒng)進(jìn)行了觀測，以尋找類地行星和生命存在的跡象。
宜居帶是指一顆恒星周圍的一定距離范圍內(nèi)，水能以液態(tài)形式存在。液態(tài)水是生命生存不可缺少的元素，所以，宜居帶內(nèi)的行星有更大的機(jī)會擁有生命或至少擁有生命可以生存的環(huán)境。
開普勒太空望遠(yuǎn)鏡攜帶有高靈敏度感光設(shè)備，通過探測“凌星”效應(yīng)尋找系外行星?！傲栊恰笔侵溉绻活w恒星周圍存在行星，當(dāng)這顆行星經(jīng)過恒星前方時，它將遮蔽一部分恒星發(fā)出的光，從而導(dǎo)致恒星出現(xiàn)輕微的亮度變化，產(chǎn)生“凌星”現(xiàn)象。
“凌星”現(xiàn)象蘊(yùn)含有豐富的信息。通過考察恒星星光的減弱以及恒星的大小，可以確定圍繞其運(yùn)行的行星大小或直徑。兩次凌星現(xiàn)象發(fā)生的時間間隔可以確定行星公轉(zhuǎn)軌道的運(yùn)行周期。
一旦公轉(zhuǎn)周期確定，根據(jù)開普勒行星運(yùn)動第三定律，就能夠計算出行星到中央恒星的距離。得到距離數(shù)據(jù)后，根據(jù)恒星的溫度和質(zhì)量，可以判斷出該行星是否存在于宜居帶范圍內(nèi)。
借助開普勒太空望遠(yuǎn)鏡，科研人員如今已經(jīng)確認(rèn)了超過2300顆系外行星候選體，并發(fā)現(xiàn)數(shù)百顆地球大小的行星，其中就包括運(yùn)行在宜居帶的行星。
開普勒太空望遠(yuǎn)鏡于2012年11月完成主要使命，隨后又開始了為期4年的延長期。
開普勒太空望遠(yuǎn)鏡證明了基于太空的系外行星搜索項目的可行性，也證明了銀河系散布著驚人數(shù)量的行星。隨著開普勒太空望遠(yuǎn)鏡的燃料即將耗盡，TESS探測器將繼續(xù)接力，成為新的系外行星獵手。
TESS的飛天與探測
TESS綽號“地球獵人”，耗資3.37億美元，配備有4臺先進(jìn)的廣角相機(jī)用于掃描太空，同樣使用凌日法觀測系外行星。
該探測器首次實現(xiàn)了全天凌星巡天，其觀測太空區(qū)域比開普勒太空望遠(yuǎn)鏡大350倍，預(yù)計將在太陽系附近空間內(nèi)新發(fā)現(xiàn)數(shù)千顆隱匿的系外行星。
TESS由美國麻省理工學(xué)院領(lǐng)銜，研究團(tuán)隊為TESS設(shè)計出了一條最佳軌道，這條軌道從未被使用過，為TESS提供了一個最佳操作空間。在這條軌道上運(yùn)行，探測器大約每13.7天接近地球一次，此時可把大量所獲資料，通過高速率的數(shù)據(jù)傳輸傳回地球。
據(jù)美媒報道，此次獵鷹9火箭首先把TESS送入地球高橢圓軌道，然后TESS通過多次發(fā)動機(jī)點火來緩慢調(diào)整軌道并飛往月球，之后利用月球的引力作為彈射器，停留在距離地球約37.1萬公里的最終軌道上。TESS大約需要60天才能抵達(dá)預(yù)定軌道，科學(xué)觀測將在今年6月份開始。
另外，TESS項目團(tuán)隊采用了一種逆向觀測法，先使用地面觀測站確定候選類地行星，然后為太空望遠(yuǎn)鏡確定觀測目標(biāo)。在TESS投入使用的第一個2年內(nèi)，它將開展對系外行星的初步盤點。
TESS將整個天空分成26個不同的扇區(qū)，4部相機(jī)覆蓋角度為24度寬、96度長的楔形，每27天偵測一個扇區(qū)，以2分鐘的節(jié)奏觀看最亮的恒星，最終繪制一份覆蓋太空85%的全景圖。
在TESS的幫助下，科研人員將有能力對大量系外行星的質(zhì)量、大小、軌道和大氣等各項參數(shù)開展考察，并對一部分位于宜居帶范圍內(nèi)的類地行星開展研究。TESS的觀測結(jié)果將為計劃2020年發(fā)射的新一代詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡，以及其它未來計劃建造的大型地面和空間望遠(yuǎn)鏡提供初步觀測目標(biāo)清單。
觀更亮恒星 搜更廣星空
相比開普勒太空望遠(yuǎn)鏡，TESS更具有優(yōu)勢。
在所有巡天項目中，地基觀測主要針對巨型的系外行星。雖然開普勒太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了大量小型的系外行星目標(biāo)，但由于恒星亮度太強(qiáng)會使探測器相機(jī)的照片像素點亮度飽和，觀察“凌星”精確性出現(xiàn)巨大誤差。同時，其觀測到系外行星的母恒星的位置遙遠(yuǎn)，光線比較暗淡，難以繼續(xù)開展研究。
相比之下，TESS觀測恒星亮度比開普勒太空望遠(yuǎn)鏡更高，可以在太陽系周圍最明亮的恒星里尋找系外行星，這種行星的信號更強(qiáng)，且擁有更高的信噪比，其地基和太空望遠(yuǎn)鏡的后續(xù)觀測也更容易。
此外，開普勒望遠(yuǎn)鏡所觀察的夜空是一小塊固定的夜空區(qū)域，該天區(qū)位于天鵝座和天琴座附近，這片天區(qū)只有在春季至初秋這段時間才能被地面觀察到，科研人員開展輔助性觀測受到很大限制。相反，TESS可以進(jìn)行幾乎全巡天的調(diào)查，可以在較短時間內(nèi)對大片太空區(qū)域進(jìn)行觀測，并有能力在許多不同類型的天文目標(biāo)上開展研究。
目前，巡天項目的問題在于沒有多少適于追蹤觀測的系外行星，TESS的發(fā)射將改變這一現(xiàn)狀。這對搜尋遙遠(yuǎn)世界中生命信號的科研人員來說是個非常振奮的消息。通過TESS，人類將發(fā)現(xiàn)更多可能適宜生命居住的類地行星。（作者：楊詩瑞 來源：飛天科普周刊）
