新的系外行星搜寻任务将于 2017 年启动

开普勒让开。NASA 最近批准了天体物理探索计划中的两项新任务。

这是 2012 年提交的四项提案的结果。最受期待和最引人注目的任务是凌日系外行星勘测卫星 (TESS)。

TESS 计划于 2017 年发射，它将通过凌日法搜寻系外行星，寻找当看不见的行星经过其主星前方时出现的微弱亮度下降。这与 2009 年发射的开普勒目前采用的方法相同。与开普勒不同，开普勒持续观测天鹅座、武仙座和天琴座方向的银河平面上的单个天空部分，而 TESS 将是第一颗专门用于全天系外行星搜寻的卫星。

此次任务将由空间望远镜科学研究所、麻省理工学院林肯实验室、美国宇航局戈达德太空飞行中心、轨道科学公司、哈佛-史密森天体物理中心和麻省理工学院卡夫利天体物理和空间研究所（MKI）合作完成。

TESS 将搭载轨道科学公司飞马座 XL 火箭发射，该火箭从洛克希德 L-1011 飞机的机身发射，该系统与 2008 年部署 IBEX 和 2012 年部署 NuSTAR 的系统相同。美国宇航局的界面区域成像光谱仪 (IRIS) 也将于今年夏天 6 月使用飞马座 XL 火箭发射。

MKI 高级研究员乔治·赖克 (George Riker) 表示：“TESS 将进行首次太空全天凌日巡天，其覆盖范围是以往任何任务的 400 倍。它将在太阳系附近发现数千颗新行星，并特别关注与地球大小相当的行星。”

TESS 将使用四台广角望远镜来完成这项工作。机载探测器的有效尺寸为 1.92 亿像素。TESS 计划执行为期两年的任务。与位于地球尾随太阳中心轨道上的开普勒不同，TESS 将以椭圆形路径运行在低地球轨道 (LEO)。

TESS 将探测约 200 万颗亮度超过 12 等的恒星，包括 1,000 颗最近的红矮星。TESS 不仅将扩大不断增长的系外行星目录，而且预计还将发现轨道周期更长的行星。

凌日法的一个难题是，它有利于发现轨道周期较短的行星，因为从太空中的特定有利位置更有可能看到这些行星凌日其主星。

TESS 也将成为开普勒望远镜与后来提出的系外行星搜索平台的合理延伸。TESS 还将发现候选行星，供 2018 年发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜和位于智利拉西拉天文台的高精度径向速度行星搜索器 (HARPS) 光谱仪进行进一步研究。

2017 年还将发射的还有 NICER，即中子星内部成分探测器，将放置在国际空间站外部。NICER 将使用 56 台望远镜阵列来收集和研究中子星的 X 射线。NICER 将专门研究中子星的一个特定子类，即毫秒脉冲星。X 射线望远镜的配置采用了一组嵌套的玻璃壳，看起来像洋葱的层。

在光谱的 X 射线范围内观察脉冲星将为科学家提供对其内部运作和结构的深刻见解。国际空间站为进行此类科学研究提供了一个独特的有利位置。与阿尔法磁谱仪 (AMS-02) 一样，NICER 的功率要求决定了它不能是一颗自由飞行的卫星。X 射线天文学研究也必须在地球大气层的阻碍作用之上进行。

NICER 将作为外部有效载荷部署在国际空间站 ExPRESS 物流运载机上。这些是用于必须直接暴露在太空中的实验的非加压平台。

与 NICER 合作的另一个有趣的项目是 SEXTANT，即用于 X 射线计时和导航技术的站点探测器。该项目旨在测试毫秒脉冲星的行星际导航精度。

美国宇航局戈达德太空飞行中心科学家扎文·阿尔佐马尼安说：“脉冲星是极为可靠的天体时钟，可以提供高精度计时，就像通过 26 颗军用卫星全球定位系统 (GPS) 提供的原子信号一样。” 依靠该系统进行星际旅行的主要困难在于，距离地球越远，信号就会越弱。

NICER/SEXTANT 首席研究员 Keith Gendreau 表示：“另一方面，脉冲星几乎可以在所有可以想象的飞行状态下探测到，从低地球轨道到行星际和最深空。”

NICER 和 TESS 都继承了美国宇航局天体物理学探索者计划的悠久传统，该计划可以追溯到探险者 1 号的发射。这是 1958 年发射的第一颗美国卫星。探险者 1 号发现了环绕地球的范艾伦辐射带。

美国宇航局科学副局长约翰·格伦斯菲尔德表示：“探索者计划有着悠久而辉煌的历史，部署了真正创新的任务来研究太空科学中一些最令人兴奋的问题。”“通过这些任务，我们将通过研究中子星了解物质的最极端状态，并将确定许多附近的恒星系统，这些系统在宜居带中存在岩石行星，以便詹姆斯·韦伯太空望远镜等望远镜进一步研究。”

当然，格伦斯菲尔德指的是围绕红矮星运行的行星，这些行星将成为 TESS 的目标。这些行星的宜居带距离主星比距离太阳更近。麻省理工学院的科学家甚至提出，人类在某个遥远的日期访问的第一颗系外行星可能首先由 TESS 发现。该航天器还可能发现未来的目标，以便进行后续的光谱分析，这是未来 50 年在系外行星上发现外星生命的最佳机会。可以想象，如果在遥远世界的光谱中检测到我们所知生命独有的化学物质（如叶绿素），将会产生多么令人兴奋的感觉。更不祥的是，在系外行星的大气中检测到钚等合成元素可能表明我们找到了它们……但可惜，为时已晚。

但值得高兴的是，这两个项目的启动将是太空探索领域的激动人心的时刻。也许有一天，人类探险家确实会造访 TESS 发现的世界……并使用 SEXTANT 开创的导航技术来实现这一目标！

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