凌日系外行星勘測衛星

凌日系外行星勘測衛星（Transiting Exoplanet Survey Satellite，簡稱TESS）是NASA最新的系外行星搜尋項目。科學家們希望，TESS將能在為期兩年的太空飛行任務中，對至少20萬顆恆星進行觀察，最終能發現數千顆新的系外行星。

美國國家航空航天局定於當地時間2018年4月16日晚發射“凌日系外行星勘測衛星”，尋找太陽系外行星，期望發現可能孕育生命的“另一個地球”。

台北時間2018年4月19日6點51分，TESS搭乘SpaceX公司的獵鷹9號火箭成功發射升空。它不僅是作為即將於2020年前後升空的詹姆斯·韋伯望遠鏡的得力助手，也被看作是NASA此前發射的克卜勒太空望遠鏡的繼承者。

基本介紹

• 中文名：凌日系外行星勘測衛星
• 外文名：Transiting Exoplanet Survey Satellite
• 簡稱：TESS
• 別稱：行星獵手
• 發射時間：2018年4月19日6:51（台北時間）
• 所屬國家：美國
• 製造：Orbital ATK
• 發射重量：362㎏
• 承包發射：太空探索技術公司

發射經過

美國國家航空航天局定於台北時間2018年4月17日晚發射一顆探測衛星，尋找太陽系外行星，期望發現可能孕育生命的“另一個地球”。

TESS發射升空

這顆衛星名為“凌日系外行星勘測衛星”，按英文縮寫簡稱“苔絲”(TESS)，定於台北時間4月17日6時32分由美國太空探索技術公司“獵鷹9”號火箭搭載，從佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地發射升空。

美國航空航天局和SpaceX把凌日系外行星勘測衛星的發射推遲到台北時間4月19日早上6時51分並成功發射。

項目團隊

項目支持：NASA 天體物理探索

項目領導：位於麻省劍橋的麻省理工學院

項目管理：位於馬里蘭州格林貝爾特的 NASA 戈達德空間飛行中心

首席科學家：麻省理工學院 Kavli 天體物理和空間研究所的 George Ricker

參加項目的其他機構：Orbital ATK 公司，NASA Ames 研究中心，哈佛-史密森尼天體物理研究中心（Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics），空間望遠鏡科學研究所（Space Telescope Science Institute），以及世界各地的其他許多大學、研究機構和天文台。

前身

TESS 的前身是麻省理工學院設計和建造的、並於 2000 年 10 月 9 日由 NASA 發射升空的一顆小型衛星——高能瞬態事件探測者 2 號（The High Energy Transient Explorer 2, HETE-2）。該衛星已經在太空運行 7 年，其任務是發現和定位高能伽馬射線和X射線暴發現象。

為了探測持續時間極短的伽馬射線暴發現象，以首席科學家 George Ricker 為首的麻省理工學院團隊，設計了一款能觀測可見光和 X 射線的 CCD 相機，以此記錄信號的強度和位置。團隊成員 Joel Villasenor 表示，CCD 的發明是天文觀測史上的一次飛躍，它使得信號處理變得非常簡單。

2004 年，Ricker 和 HETE-2 團隊突發奇想：是否可以用 HETE-2 來觀測地外行星？在當時，人類只發現了不到 200 顆地外行星，其中只有少數是用凌星法發現的。而根據最新的數據，人類發現的行星總數已經達到了 3700 個，藉助更強大的太空望遠鏡，在十年之內，這一數字可能會上升到上萬個。

Villasenor 表示，實踐證明，HETE-2 的凌星探測嘗試沒有完全達到預期的效果。不過，這次嘗試為後繼的 CCD 成像地外行星探測任務奠定了基礎。

研發過程

2006 年，Ricker 領導的麻省理工學院團隊向 NASA 的探索任務項目提出了新的低成本小衛星方案 HETE-S。團隊本擬自籌 2 千萬美元經費，但鑒於成本太高，且地外行星的發現日益成為熱點，團隊決定尋求 NASA 的資助，申請 1.2 億美元的項目經費。2008 年，團隊正式向 NASA 小型探索任務項目提交了申請書，TESS 項目正式起步。

最初，TESS 包括 6 塊 CCD 相機，預計運行於近地軌道，跟 HETE-2 任務類似。這種軌道設計有助於藉助 HETE-2 任務的數據接收地面站以提高觀測效率。

然而，團隊發現，近地軌道的地球磁場太強，會導致衛星的顯著抖動，這會對 TESS 的高靈敏度相機造成不可接受的干擾。

因此，NASA 拒絕了第一次項目申請。研究團隊在 Orbital ATK 公司和 NASA 戈達德空間飛行中心的幫助下，開始重新設計一種被稱為“月球共振”（lunar-resonant）的軌道。這種軌道可以在確保飛行器穩定的前提下提供全天域觀測視野，這可以算的上是一次創舉。

衛星參數

“苔絲”高1.5米，太陽翼、即太陽能帆板收起時直徑大約1.3米，重363千克，比大多數太空探測衛星小巧。按照航空航天局的說法，它的尺寸介於一台冰櫃與一台“洗衣烘乾一體機”之間。

探測原理

當系外行星經過中央恆星前面時，會短暫遮擋一些光線，導致星光變暗，TESS望遠鏡可以基於這點來判斷行星的體積及環繞恆星一圈的時間，這兩條信息對了解某顆行星是否支持生命至關重要。

“苔絲”採用“凌日法”探測系外行星，原理是當一顆行星從恆星前方越過時，可觀察到恆星“變暗”現象。“苔絲”將接替燃料即將耗盡的“前輩”——航空航天局2009年發射的克卜勒太空望遠鏡，後者迄今發現2300顆已獲確認的“候選”行星。

“苔絲”配備四個先進的廣角鏡頭，所觀測太空區域比克卜勒大350倍，所觀測恆星平均比克卜勒“亮度高30至100倍”。

目標任務

工程目標

TESS將搜尋太陽系周圍距離地球數百光年甚至更近的系外行星。

TESS目標選擇工作組的聯合負責人約書亞·佩珀表示，在TESS將觀測的這些恆星中，小而亮的白矮星對確定行星非常理想。TESS的目標之一是發現與地球相當和超級地球大小的行星。

儘管搜尋正在凌日的系外行星是這次任務的主要目標，但由於TESS會對幾乎整個天空進行巡視，所以，它也將通過客座調查員計畫(GIP)對其他天體進行觀察。

科學任務

TESS會把天空分成26個不同的區域，對幾乎整個天空進行搜尋。該探測器上功能強大的照相機會持續不斷地對每個區域進行查看，每27天巡視一次；每兩分鐘對來自最明亮物體的可見光進行測量。TESS將查看視星等(指觀測者用肉眼所看到的星體亮度，視星等越高，恆星越暗)，其中的一些甚至肉眼可見。

“苔絲”主要使命是在今後兩年內“掃描”超過20萬顆太陽系外離地球“最近、最亮”的恆星，確認是否有行星圍繞它們公轉。航空航天局預計，它會發現2萬顆系外行星，其中50顆以上“與地球一般大小”，至多500顆體積“低於地球兩倍大小”。

工程意義

NASA戈達德太空飛行中心GIP辦公室負責人帕德·博伊德說：“GIP的目標是讓TESS產生儘可能多的科學數據。TESS能對閃耀的年輕的恆星、恆星對以及鄰近星系的超新星，甚至遙遠活躍星系的超大質量黑洞進行觀測。TESS將大幅拓寬我們的宇宙視野。”