美將發射新一代系外行星探測器

　　一架新的探測器將尋找圍繞紅矮星運行的巖石系外行星，就像這位藝術家所描繪的那樣。圖片來源：ESO

　　本報訊 多虧了美國宇航局（NASA）的開普勒空間望遠鏡，我們知道自己的星系中充滿了系外行星。如今，新一代的系外行星“獵人”將在離家更近的地方尋找這些巖石的世界。

　　9年以來，開普勒空間望遠鏡在太空中發現了超過2600顆經過確認的系外行星，這意味著銀河系中可能有數千億顆系外行星。這些新的努力貢獻了大量和地球大小類似的行星，它們的組成、大氣和氣候——這些因素決定其是否適宜生命存在——很值得進行研究。而肩負這一使命的是凌日系外行星勘測衛星（TESS），這是NASA的一項新任務，將于4月16日發射升空。

　　這是劍橋市麻省理工學院（MIT）研究人員的結晶——耗資3.37億美元的TESS項目旨在確定至少50顆巖質系外行星。這些系外行星的大小與地球相仿或更大，它們的大氣層將由更大型的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）仔細研究，該望遠鏡將于2020年發射。

　　“我們應該把韋伯放在哪里？”今年1月，在馬里蘭州國家港灣舉行的美國天文學會年會上，TESS項目首席研究員George Ricker委婉地問道。“這是一個尋星鏡。”

　　就像開普勒空間望遠鏡一樣，TESS通過盯著恒星尋找行星，即在行星從一顆恒星前方經過時尋找后者亮度的下降，這就是所謂的“凌日”現象。但是開普勒空間望遠鏡保持了一個固定的視角，只觀察距離3000光年的0.25%的天空，而TESS將會在大約300光年的范圍內觀察85%的天空。

　　這架探測器將攜帶4個望遠鏡，一起觀測從太陽系的極點到赤道（被稱為黃道）的天空。在這一范圍內觀測一次將持續27天，然后再重復這個過程。在1年觀測13次后，TESS將幾乎覆蓋一半的天空，之后它會翻轉并觀測另一個半球。

　　馬里蘭州格林貝爾特市NASA戈達德太空飛行中心項目科學家Stephen Rinehart說，在兩年的時間里，TESS應該能夠測量大約200萬顆恒星的亮度。他說：“如果開普勒預測每顆恒星有一顆行星，我們將會看到更多行星。這將是一個數據的水龍頭。”

　　今年的晚些時候，歐洲空間局將睜開另外一只眼睛觀測系外行星，這就是“系外行星描繪衛星”。與尋找新的天體不同，這顆衛星將用更長的時間觀測已知行星的凌日過程，從而更精確地確定它們的大小。通過與地基的質量測量相結合，這應該能夠更好地解決系外行星的密度問題。

　　在接下來的幾個月里，天文學家還將在智利進行地面搜索，即尋找宜居系外行星的“SPECULOOS”項目。該項目的4個1米望遠鏡擁有近紅外傳感器，可以探測到最昏暗、最冷的恒星發生的凌日現象；在加納利群島，一個類似的陣列將對北方天空進行勘察。

　　“這些恒星都太微弱了，無法讓TESS的小型望遠鏡看到，但它們可以成為JWST的有價值的目標。”領導該項目的比利時利格斯大學的Michael Gillon說。

　　SPECULOOS可能對小行星特別敏感，因為即使是小的天體也會阻擋來自暗淡的目標恒星的大量光線。“TESS會發現更多的系外行星，但是在宜居地帶中，SPECULOOS的探測潛力應該會更高。”Gillon說，“接下來的幾年將會非常令人興奮！”

　　開普勒空間望遠鏡是世界上首個用于探測太陽系外類地行星的飛行器，于2009年3月6日從佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地發射升空，它是NASA發射的首顆類地行星探測器。在為期至少3年半的任務期內，開普勒空間望遠鏡對天鵝座和天琴座中大約10萬個恒星系統展開觀測，以尋找類地行星和生命存在的跡象。

　　開普勒空間望遠鏡最初被設計用來觀測太空中的一片區域，并通過凌日現象尋找這些系外行星。在發射升空后，該望遠鏡取得了巨大的成功。然而在2012年——該項目運行3年時，開普勒空間望遠鏡4個反作用輪（用于使望遠鏡指向觀測目標）中的1個發生了故障。而當又有一個反作用輪于2013年失效后，一切似乎都已無法挽回。但是開普勒空間望遠鏡的地面控制人員想出了一個聰明的辦法，使得飛行器能夠利用剩下的兩個反作用輪、衛星的推進器以及太陽光子的壓力繼續工作。