TESS

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку
TESS
Телескоп «TESS» в уяві художника
Загальна інформація
Організація NASA / MIT
Виготовлено з участю Orbital Sciences
Дата запуску 19 квітня 2018 о 1:42 за київським часом[1][2]
Запущено з База ВПС США на мисі Канаверал, LC-40
Засіб запуску Falcon 9 Full Thrust
Тривалість місії Заплановано 2 роки
Маса 362 кг
Тип орбіти Висока еліптична орбіта
Орбітальний період 13,7 днів
Зовнішні посилання
Інтернет-сторінка http://tess.gsfc.nasa.gov/

TESS (англ. Transiting Exoplanet Survey Satellite) — космічний телескоп, концепцію якого розроблено Массачусетським технологічним інститутом як одну з малих дослідницьких програм НАСА[en]. Передбачалося, що протягом двох років телескоп виконає огляд 26 секторів неба розміром 24° × 96° з метою виявлення раніше невідомих транзитних екзопланет поблизу найближчих та найяскравіших зір.

Супутник оснащений чотирма ширококутними телескопами з ПЗЗ-камерами із загальною роздільною здатністю 69 мегапікселів. Дані спостережень оброблятимуться й зберігатимуться на борту протягом трьох місяців, на Землю планується передавати тільки дані, що становлять інтерес. Також буде передано окремі повні кадри, які дозволять вивчати швидкоплинні явища (наприклад, гамма-спалахи). Стартовий капітал для розробки телескопів і датчиків оптичних систем надала компанія Google.

Основну увагу дослідження планувалося приділити зорям спектральних класів G і K, що яскравіші 12-ї величини (з яких планувалося дослідити близько 500 тисяч), і 1000 найближчих червоних карликів (у межах 30 парсек). Прогнозувалося виявити 1000-10000 транзитних екзопланет розмірами від земного й більше з періодами обертання до 2 місяців. Кандидати можуть бути пізніше досліджені за допомогою спектрометра HARPS і деякі з них можуть стати метою вивчення для космічного телескопа Джеймса Вебба.

На орбіту телескоп вивела ракета Falcon 9[3], запуск було здійснено 19 квітня 2018 року[1].

Історія[ред. | ред. код]

Перша інформація щодо TESS з'явилася 2006 року, коли конструкція розроблялась компаніями Google та фондом Кавлі (англ. The Kavli Foundation)[4]. У 2008 МТІ запропонував НАСА місію TESS як повноцінну місію за програмою Малі дослідницькі програми НАСА (Центр космічних польотів імені Ґоддарда)[4], проте, місію не обрали[5]. Повторно місію запропонували у 2010 в рамках програми «Дослідник».

У вересні 2011 року було оголошено, що після скорочення початкового списку з 22 пропозицій, поданих на розгляд у лютому 2011 року, TESS залишили серед 11 пропозицій для подальшого розгляду[6]. TESS отримав 1 мільйон доларів на 11-місячну розробку концепції дослідів. Після детального вивчення концепцій НАСА планувала в лютому 2013 року обрати для реалізації (в межах малих дослідних місій) два проекти із запропонованих.

На початку квітня 2013 року стало відомо, що TESS обрано для реалізації як проект класу М (медіум)[4][7]. НАСА виділило на нього 200 млн доларів. Запуск телескопа планувався 2017 року[8], потім його було перенесено на березень 2018[9]. Чотирирічний контракт і $75 млн дол. США на будівництво TESS у 2013 році отримала компанія Orbital Sciences[10].

Фазу проектування TESS було завершено 2015 року, що дозволило розпочати будівництво обсерваторії[4]. У той час, коли телескоп «Кеплер» коштував $640 млн дол. США, кошторис TESS становить лише $200 млн дол. (плюс $87 млн дол. за запуск)[11][12].

Огляд місії[ред. | ред. код]

TESS спроектований для здійснення першого повного транзитного дослідження екзопланет всього зоряного неба[13]. Супутник споряджений чотирма ширококутними телескопами з ПЗЗ-камерами. Наукові дані будуть передаватись на Землю кожні два тижні. Повнокадрові фотографії з ефективним часом експозиції дві години також будуть передані, дозволяючи вченим шукати несподівані швидкоплинні явища, такі як оптичні аналоги гамма-сплесків. TESS також буде використовувати програму Guest Investigator, що дозволяє вченим з інших організацій використовувати TESS для власних досліджень. Це дозволить спостерігати ще 20 000 небесних тіл[14].

Заплановані маневри, після виведення другим ступенем Falcon 9

Динаміка орбіти[ред. | ред. код]

Після введення в початкову орбіту космічний апарат здійснить принаймні 5 додаткових вмикань двигуна, щоб вивести апарат на облітну орбіту Місяця. Фаза маневрування триватиме загалом два місяці і розташує корабель на ексцентричній орбіті (17-75 радіусів Землі) із нахилом 37 градусів. Очікується, що обсерваторія матиме орбітальний період 13,65 доби. Загальна зміна швидкості для орбіти має складати 215 м/с, що становить 80 % доступних запасів палива. Для безперешкодного отримання зображень північної й південної півкуль неба, TESS обертатиметься у резонансі до Місяця 2:1, який раніше не застосовувався. Висока еліптична орбіта матиме висоту 232 000 км в апогеї, апарат у цей час має розташовуватись приблизно на 90° від Місяця, щоб мінімізувати дестабілізуючий ефект. Очікується, що ця орбіта залишатиметься стабільною принаймні 20 років і триматиме обсерваторію у стабільному температурному режимі. Орбіта майже повністю перебуває поза межами радіаційних поясів, щоб не зашкодити апарату. У перигелії (на висоті 108 000 км) TESS передаватиме нові дані на Землю, цей період триватиме три години[15].

Наукові цілі[ред. | ред. код]

26 секторів неба, які планує спостерігати TESS

Дворічна місія TESS сфокусується на спостереженні найближчих G, K і M класах зір, видима зоряна величина яких більша 12.[16]. Приблизна кількість зірок, яку планується дослідити — 500 000, в тому числі 1000 найближчих червоних карликів,[17][18]площа покриття обсерваторії в 400 разів більша за площу неба, яку спостерігав телескоп Кеплер[17]. Очікується, що обсерваторія відкриє більше 20 000 екзопланет транзитним методом, зокрема 500—1000 планет, розміром із Землю або суперземлю[19] за оцінками, 20 з них можуть бути суперземлями, які розташовані в зоні, придатній до життя[20]. Очікується, що більшість знайдених екзопланет будуть перебувати на відстані 30-300 світлових років.

Вся площа неба, яка буде спостерігатися апаратом, поділена на 26 секторів, кожен з яких має розмір 24° × 96°. Програма спостережень організована так, що на полюсах екліптики сектори перекриваються, що забезпечує додаткову чутливість до менших і довгоперіодичних екзопланет, які можуть перебувати біля зір, розташованих на цій ділянці небесної сфери. Обсерваторія спостерігатиме кожен сектор впродовж 27,4 доби (два оберти). Під час першого року спостережень апарат дослідить південну півкулю неба і північну півкулю — під час другого року спостережень[21][22]. Камери робитимуть знімки кожні 2 секунди, тому, необроблені зображення представлятимуть набагато більший обсяг даних, ніж може зберегти та передати апарат. Щоб вирішити цю проблему, планується обрізати світлини, 15 000 обраних зір будуть збиратись впродовж 2 хвилин і зберігатись для завантаження, повномасштабні світлини також будуть накопичуватись впродовж 30-хвилинного періоду і зберігатись для завантаження. Дані для завантаження стають доступні кожні 13,7 діб[23]. Це означає, що впродовж 2 років TESS накопичить щонайменше 27 днів майже безперервних спостережень 85 % неба, ділянки біля полюсів екліптики спостерігатимуться по кілька разів. Технологія спостереження розроблена так, щоб ділянки біля полюсів екліптики досліджувались безперервно впродовж всього року (351 день спостережень). Площа цих ділянок (біля полюсів екліптики) становить 5 % всього неба, й вони будуть завжди доступні для спостереження з TESS у будь-який день року, так само як і з телескопом Джеймс Вебб[24].

Космічний апарат[ред. | ред. код]

TESS перед запуском

TESS використовує супутникову платформу LEOStar-2 з тривісною стабілізацією, систему нульового моменту з чотирма гіроскопами (англ. 4 wheel zero-momentum system) для стабілізації космічного апарата. Живлення забезпечується двома одноосьовими сонячними панелями потужністю 400 Вт. Антена Ka-діапазону забезпечуватиме передачу даних зі швидкістю 100 Мбіт/с.[17][25]

Науковий інструмент[ред. | ред. код]

Єдиний науковий інструмент TESS — сформований з чотирьох ширококутних CCD-камер. Кожна камера має 16,8 мегапіксельний детектор із низьким споживанням енергії та низькими шумами, який розроблено в лабораторії Лінкольна. Кожна камера має поле зору 24° × 24°, а також ефективний діаметр 100 мм, систему лінз із семи оптичних елементів, смуговий діапазон від 600 до 1000 нм.[17][26]

Тестування[ред. | ред. код]

Однією з проблем, з якою зіштовхнулись під час розробки TESS, була потреба у надзвичайно стабільному джерелі світла для тестування. 2015 року Женевський університет створив таке стабільне джерело. Цей інструмент ЄКА розробило для телескопа Хеопс, проте до його тестування долучилась і місія TESS[27]. Обидва телескопи планується використовувати для спостереження найближчих зір транзитним методом, Хеопс має зосередитися на отриманні даних про вже відкриті екзопланети, разом із тими, які знайде й місія TESS та ін.[28]

Запуск[ред. | ред. код]

Запуск ракети-носія Falcon 9 з TESS, запуск здійснено зі стартового майданчика SLC-40 з Бази ВПС США на мисі Канаверал у квітні 2018.

У грудні 2014 SpaceX уклала угоду на запуск TESS у серпні 2017 року[29]. Сума контракту становила $87 млн дол США[30]. Кошти за запуск були перераховані SpaceX у грудні 2014[29]. Спочатку планувалось запустити обсерваторію 20 березня 2018, проте дата була змінена SpaceX, щоб мати додатковий час для того, щоб відповідати всім вимогам служби запуску НАСА[31]. TESS запустили 19 квітня 2018 за допомогою ракети-носія SpaceX Falcon 9 Full Thrust з мису Канаверал[1].

Під час запуску перший ступінь ракети-носія відпрацював 149 секунд, другий — 6 хвилин. Перший ступінь Falcon 9 — B1045 успішно здійснив посадку на автономний безпілотний корабель-космопорт «Of Course I Still Love You». Це був перший політ першого ступеня B1045, його знову застосували для запуску місії SpaceX CRS-15 у червні 2018. Після 35 хвилин польоту другий ступінь здійснив 54-секундне вмикання для виведення TESS на перехідну орбіту 200-270 000 км з кутом нахилу 28,5 градусів[32][33]. Другий ступінь після виведення корисного навантаження був розміщений на геліоцентричній орбіті. Була здійснена експериментальна посадка обтікача, в рамках тестувань з повторного використання обтікача.

Наземне забезпечення[ред. | ред. код]

Наземні системи TESS поділено між 8 майданчиками на території США. Це: Space Network НАСА і Мережа далекого космічного зв'язку НАСА Лабораторії реактивного руху для керування місією і телеметрії, Центр операцій місій Orbital ATK, центр операцій корисного навантаження МТІ, центр обробки наукових даних (англ. Science Processing and Operations Center, SPOC) у дослідницькому центрі Еймса, відстеження польотної динаміки Центру космічних польотів імені Ґоддарда, науковий офіс TESS у Смітсонівській астрофізичній обсерваторії та Архів космічних телескопів ім. Мікульські[en][34].

Вхідний каталог TESS[ред. | ред. код]

Вхідний каталог TESS (en: TESS Input Catalogue — TIC) було створено з метою відібрати об'єкти цікаві для швидкої фотометрії застосовуючи TESS в режимі 2х хвилинного інтервалу для накопичення світлового потоку[35]. Цей каталог було створено спеціально для проєкту TESS й він містить біля 1,5 мільярда об'єктів. Сьогоденна версія вхідного каталогу TESS — TIC-8 містить дані про глобальні характеристики зір (такі як ефективна температура, її маса, радіус та світність, гравітаційне прискорення на поверхні зорі), а також яскравість об'єкту в різних фотометричних системах[36]. Запити до вхідного каталогу TESS можна подавати використовуючи Архів космічних телескопів ім. Мікульські (MAST).

Результати наукових спостережень за допомогою телескопу[ред. | ред. код]

У червні 2019 року, за допомогою космічного телескопа TESS було відкрито три невеликі екзопланети поблизу червоного карлика, які отримали позначення L 98-59с, L 98-59b та L 98-59d відповідно. Одна з планет, яка отримала назву L 98-59b, є найменшою з планет, які на той час були відкриті за допомогою ТЕСС. Жодна зі знайдених планет не перебуває у «придатній для життя зоні», де на їх поверхні може існувати рідка вода. Усі вони розташовані у так званій «зоні Венери», де планети, що мають щільну атмосферу, перебувають під впливом парникового ефекту[37].

18 квітня 2023 року, на сервері arXiv.org, міжнародна група астрономів повідомила, що використовуючи супутник TESS, було виявлено дві екзопланети «суперземлі», що обертаються навколо сусідньої зірки М-карлика, відомої як TOI-2095. TOI-2095 – це червоний карлик спектрального класу M2.5 V, який віддалений від нас на 41.90 ± 0.03 пк (~ 137 світлових років від Сонця). Новознайдені інопланетні світи мають короткі орбітальні періоди та трохи більші за Землю[38].

Планування спостережень з TESS[ред. | ред. код]

Протягом третього циклу роботи телескопу TESS, NASA планує спостереження значної кількості вибраних об'єктів також із часом накопичення світлового потоку протягом 20 секунд. Це дасть змогу досліджувати швидкоплинні процеси в зорях такі як спалахи чи високочастотні пульсації. Науковці зі всього світу можуть подати свої проєкти для фотометричних спостережень з TESS й отримати час для досліджень на цьому телескопі. Проте лише науковці з університетів Сполучених Штатів разом з часом для досліджень запланованих на телескопі TESS отримають також певні суми на фінансування своїх проєктів.

Див. також[ред. | ред. код]

Джерела[ред. | ред. код]

  1. а б в Владимир Скрипин. SpaceX вывела на орбиту охотника за экзопланетами нового поколения TESS. ІТС. Архів оригіналу за 24 квітня 2018. Процитовано 24 квітня 2018. 
  2. SpaceX успішно запустила телескоп TESS для пошуку екзопланет. Громадське. Архів оригіналу за 24 квітня 2018. Процитовано 24 квітня 2018. 
  3. Launch Vehicle. NASA. Архів оригіналу за листопад 18, 2016. Процитовано 17 листопада 2016. 
  4. а б в г Mission History. Transiting Exoplanet Survey Satellite. NASA. Архів оригіналу за червень 16, 2016. Процитовано 23 жовтня 2015. 
  5. Hand, Eric (22 червня 2009). No SMEX-love for TESS. Nature. Архів оригіналу за 2 жовтня 2018. Процитовано 23 жовтня 2015. 
  6. NASA — NASA Selects Science Investigations For Concept Studies [Архівовано 4 серпня 2016 у Wayback Machine.](англ.)
  7. Medium-Class Explorers (MIDEX) Missions in Development. NASA. Архів оригіналу за березня 23, 2016. Процитовано 23 жовтня 2015. 
  8. Архівована копія. Архів оригіналу за 1 серпня 2015. Процитовано 14 травня 2014. 
  9. After review of the SpaceX.... Twitter.com. NASA / TESS. 6 січня 2017. Архів оригіналу за 3 січня 2020. Процитовано 15 січня 2017. 
  10. Leone, Dan (24 квітня 2013). Orbital Gets $75M To Build TESS Exoplanet Telescope. SpaceNews. Процитовано 17 травня 2016. 
  11. Meet TESS, NASA's Next Planet Finder. Popular Mechanics. 30 жовтня 2013. Архів оригіналу за 22 червня 2018. Процитовано 4 травня 2018. 
  12. Clark, Stuart (19 квітня 2018). Spacewatch: Tess embarks on planet-hunting mission for Nasa. the Guardian (англ.). Архів оригіналу за 21 грудня 2021. Процитовано 4 травня 2018. 
  13. Ricker, George R. (26 червня 2014). Discovering New Earths and Super-Earths in the Solar Neighborhood SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation. June 22–27, 2014. Montréal, Quebec, Canada. doi:10.1117/2.3201407.18. 
  14. About TESS. NASA. Архів оригіналу за 14 лютого 2022. Процитовано 25 березня 2018. 
  15. Keesey, Lori (31 липня 2013). New Explorer Mission Chooses the 'Just-Right' Orbit. NASA. Архів оригіналу за 27 лютого 2021. Процитовано 28 травня 2018. 
  16. Seager, Sara (2011). Exoplanet Space Missions. Massachusetts Institute of Technology. Архів оригіналу за 25 листопада 2019. Процитовано 7 квітня 2013. 
  17. а б в г TESS: Transiting Exoplanet Survey Satellite. NASA. October 2014. FS-2014-1-120-GSFC. Архів оригіналу за 17 грудня 2014. Процитовано 17 грудня 2014. 
  18. Zastrow, Mark (30 травня 2013). Exoplanets After Kepler: What’s next?. Sky & Telescope. Архів оригіналу за 28 серпня 2018. Процитовано 17 грудня 2014. 
  19. Cooper, Keith (13 квітня 2018). The Astrobiology Magazine Guide to TESS. Архів оригіналу за 10 лютого 2019. Процитовано 14 квітня 2018. 
  20. Hadhazy, Adam (23 липня 2015). Super-Earths Might Be Our Best Bet For Finding Alien Life. Discover. Архів оригіналу за 20 листопада 2019. Процитовано 23 жовтня 2015. 
  21. Home - TESS - Transiting Exoplanet Survey Satellite. tess.mit.edu (амер.). Архів оригіналу за 7 квітня 2020. Процитовано 4 квітня 2018. 
  22. Home - TESS - Transiting Exoplanet Survey Satellite. TESS - Transiting Exoplanet Survey Satellite (амер.). Архів оригіналу за 7 квітня 2020. Процитовано 4 квітня 2018. 
  23. TESS Observatory Guide. Tess Science Support Center. Архів оригіналу за 31 липня 2018. Процитовано 26 травня 2018. 
  24. Crossfield, Ian (27 березня 2017). Latest Exoplanet Results from NASA's Kepler/K2 Mission. SETI Talks 2017. SETI Institute. На 42.3 хвилині.  Архівована копія. Архів оригіналу за 7 листопада 2021. Процитовано 26 травня 2018. 
  25. TESS: Discovering Exoplanets Orbiting Nearby Stars. Orbital Sciences. 2014. FS011_13_2998. Архів оригіналу за 2 липня 2014. Процитовано 17 грудня 2014. 
  26. Ricker, George R.; Winn, Joshua N.; Vanderspek, Roland та ін. (January-March 2015). Transiting Exoplanet Survey Satellite. Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems. 1 (1). 014003. Bibcode:2015JATIS...1a4003R. doi:10.1117/1.JATIS.1.1.014003. Архів оригіналу за 11 січня 2020. Процитовано 7 квітня 2018. 
  27. Peach, Matthew (1 жовтня 2015). Swiss group develops 'most stable light source' for satellite tests. Optics.org. Архів оригіналу за 9 листопада 2017. Процитовано 23 жовтня 2015. 
  28. Nowakowski, Tomasz (17 березня 2015). ESA's CHEOPS Satellite: The Pharaoh of Exoplanet Hunting. Astro Watch. Архів оригіналу за 1 квітня 2018. Процитовано 29 жовтня 2015. 
  29. а б Berger, Brian (17 грудня 2014). NASA Taps SpaceX To Launch TESS Satellite. SpaceNews. Процитовано 31 жовтня 2015. 
  30. Beck, Joshua; Diller, George H. (16 грудня 2014). NASA Awards Launch Services Contract for Transiting Exoplanet Survey Satellite (пресреліз). NASA. Архів оригіналу за 17 січня 2021. Процитовано 17 грудня 2014. 
  31. Clark, Stephen (16 лютого 2018). Exoplanet-hunting satellite arrives in Florida for April launch. Spaceflight Now. Архів оригіналу за 25 лютого 2018. Процитовано 28 лютого 2018. 
  32. Launch Profile - Falcon 9 - TESS. spaceflight101.com. Архів оригіналу за 2 грудня 2020. Процитовано 22 квітня 2018. 
  33. TESS Orbit Design. spaceflight101.com. Архів оригіналу за 22 квітня 2018. Процитовано 22 квітня 2018. 
  34. TESS Ground Operations. NASA. Архів оригіналу за березень 2, 2017. Процитовано 27 січня 2018. 
  35. TESS Input Catalog. TESS MIT.  Архівована копія. Архів оригіналу за 10 липня 2020. Процитовано 6 липня 2020. 
  36. Stassun, Keivan G.; Oelkers, Ryan J.; Paegert, Martin та ін. (October 2019). The Revised TESS Input Catalog and Candidate Target List. The Astronomical Journal. 158 (4). 138. Bibcode:2019AJ....158..138S. doi:10.3847/1538-3881/ab3467. Архів оригіналу за 30 червня 2020. Процитовано 6 липня 2020. 
  37. NASA’s TESS Mission Finds Its Smallest Planet Yet. June 27, 2019 [Архівовано 2 липня 2019 у Wayback Machine.]
    Телескоп TESS відкрив три нові екзопланети. 30.06.2019, 21:27 [Архівовано 20 серпня 2019 у Wayback Machine.]
  38. Астрономи виявили дві суперземлі, що обертаються навколо зірки. 01.05.2023

Посилання[ред. | ред. код]