TESS

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку
TESS
Transiting Exoplanet Survey Satellite artist concept (transparent background).png
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 350 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]. Передбачається, що телескоп протягом двох років 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.

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[3]. TESS мав отримати 1 мільйон доларів на проведення 11-місячної розробки 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 НАСА виділить 200 млн доларів на місію TESS, запуск телескопа планувався 2017 року[4], потім його було перенесено на березень 2018[5]. На орбіту телескоп вивела ракета Falcon 9[6], запуск було здійснено 19 квітня 2018 року[1].

Історія[ред. | ред. код]

Перва інформація щодо TESS з'являється у 2006 році, коли конструкція розроблялась приватними компаніями Google і The Kavli Foundation.[7]У 2008 МТІ запропонував НАСА місію TESS в якості повноцінної місії за програмою Малі дослідницькі програми НАСА (Центр космічних польотів імені Ґоддарда),[7] проте, місію не обрали.[8]Повторно місію запропонували у 2010 в рамках програми «Дослідник», і цього разу вона була обрана для запуску у 2013 в якості місії класу М (медіум).[7][9]TESS пройшла важливу фазу проектування у 2015, що дозволило розпочати будівництво обсерваторії.[7]В той час, коли телескоп «Кеплер» коштував $640 млн дол., кошторис TESS становить лише $200 млн дол. (плюс $87 млн дол. за запуск).[10][11]

Огляд місії[ред. | ред. код]

TESS спроектований для здійснення першого повного транзитного дослідження екзопланет всього зоряного неба.[12]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[13].

Динаміка орбіти[ред. | ред. код]

Для безперешкодного отримання зображень північної і південної півкуль неба, TESS матиме резонанс до Місяця 2:1, який досі не використовувався. Висока еліптична орбіта матиме 232 000 км у апогеї, апарат в 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 обсерваторії майже повністю знаходиться поза межами радіаційних поясів Ван Аллена, щоб не зашкодити апарату. Кожні 13.7 дня у перигелії (108 000 км) TESS передаватиме нові дані на Землю, цей період триватиме три години.[14]

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.[15] Приблизна кількість зірок, яку планується дослідити — 500 000, в тому числі 1000 найближчих червоних карликів,[16][17]площа покриття обсерваторії в 400 разів більша за площу неба, яку спостерігає телескоп Кеплер.[16]Очікується, що обсерваторія відкриє більше 20 000 екзопланет транзитним методом, в тому числі 500—1000 планет, розміром з Землю або суперземлю.[18]за оцінками, 20 з них можуть бути суперземлями, які розташовані в зоні, придатній до життя.[19] очікується, що більшість знайдених екзопланет будуть знаходитись на відстані 30-300 світлових років.

Площа спостереження апарату поділена на 26 секторів, кожен сектор розміром 24° × 96° з перекриттям секторів на полюсах екліптики, щоб забезпечити додаткову чутливість до менших і довгоперіодичних екзопланет в цьому районі небесної сфери. Обсерваторія спостерігатиме кожен сектор впродовж 13.7 дня. Під час першого року спостережень апарат дослідить південну півкулю неба і північну півкулю під час другого року спостережень.[20] 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 зірок 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 днів.[21]Це означає, щовпродовж 2 років TESS буде безперервно оглядати 85 % неба за 27 днів, деякі ділянки спостерегатимуться кілька разів. Технологія спостереження створена так, щоб площа спостереження досліджувалась безперервно впродовж всього року (351 день спостережень) і покривала 5 % всього неба одночасно (біля полюсів екліптики), які будуть завжди доступні для спостереження в будь-який день року, так само як і телескоп Джеймс Вебб[22].

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,[23] Загальна сума контракту становила $87 млн дол США.[24] Кошти за запуск були перераховані SpaceX у грудні 2014.[23] Спочатку планувалось запустити обсерваторію 20 березня 2018, проте дата була переміщена SpaceX щоб мати додатковий час для того, щоб відповідати всім вимогам службам запуску НАСА.[25]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, він буде використаний для запуску місії SpaceX CRS-15 у червні 2018. Після 35 хвилин польоту, другий ступінь здійснив 54-секундне запалення для виведення TESS на суперсинхронну перехідну орбіту 200-270000 км з кутом нахилу 28.5 градусів.[26][27]Другий стуаінь після виведення корисного навантаження був розміщений на геліоцентричній орбіті. Була здійснена експериментальна посадка обтікача, в рамках тестувань з повторного використання обтікача.

Космічний апарат[ред. | ред. код]

TESS перед запуском

У 2013 році Orbital Sciences отримала 4 річний контракт і $75 млн дол США на будівництво TESS для НАСА.[28]TESS використовуватиме супутникову платформу LEOStar-2, сумісну з тривісною стабілізацією, чотири маневрові гідразинові двигуни плюс чотири реакційні колеса для забезпечення точнішого керування космічний апаратом. Живлення забезпечується двома одновісьовими сонячними панелями потужністю 400 Вт. Антена Ka-діапазону забезпечить передачу даних зі швидкістю 100 Мбіт/с.[16][29]

Робоча орбіта[ред. | ред. код]

Заплановані маневри, після виведення другим ступенем Falcon 9

Після введення в початкову орбіту другим ступенем ракети-носія Falcon 9, космічний апарат здійснить принаймні 5 додаткових вмикань двигуна, щоб вивести апарат на облітну орбіту Місяця. Після фінального запалювання, очікується, що обсерваторія матиме орбітальний період 13,65 доби для необхідного резонансу 2:1 до Місяця при зміщенні на 90 градусів до Місяця в апогеї. Очікується, що ця орбіта залишатиметься стабільною принаймні 20 років. Фаза місії з маневрування триватиме загалом два місяці і розташує корабель на ексцентричній орбіті (17-75 радіусів Землі) із нахилом 37 градусів. Загальна зміна швидкості для орбіти має складати 215 м/с, що становить 80 % доступних запасів місії. Якщо Falcon 9 здійснить виведення на очікувану орбіту, або на вищу, то тривалість місії може становити 15 років, залежно від витратних матеріалів.

Час роботи[ред. | ред. код]

Перші два роки TESS спостерігатиме за південною (1 рік) і північною півкулею (1 рік) зоряного неба. Під час цих спостережень, TESS поділить зону спостереження на 26 окремих сегментів, спостереження в кожному триватиме 27,4 дні.[30]

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.[16][31]

Наземні процедури[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 Science Processing Operations Center, відстеження польотної динаміки Центру космічних польотів імені Ґоддарда, науковий офіс TESS Смітсонівської астрофізичної обсерваторії і Інститут досліджень космосу за допомогою космічного телескопа[32].

Стабільне джерело світла для тестів[ред. | ред. код]

Одна з проблем, з якою зіштовхнулись під час розробки TESS, була необхідність мати ультрастабільне джерело світла для тестів. Станом на 2015 рік Женевський університет зробив прорив у створенні такого стабільного джерела. Цей інструмент ЄКА розробила для телескопа Хеопс, проте до його тестування долучилась і місія TESS.[33]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.[34]

Див. також[ред. | ред. код]

Джерела[ред. | ред. код]

Посилання[ред. | ред. код]

Примітки[ред. | ред. код]

  1. а б в Владимир Скрипин. SpaceX вывела на орбиту охотника за экзопланетами нового поколения TESS. ІТС. Процитовано 24 квітня 2018. 
  2. SpaceX успішно запустила телескоп TESS для пошуку екзопланет. Громадське. Процитовано 24 квітня 2018. 
  3. NASA — NASA Selects Science Investigations For Concept Studies(англ.)
  4. http://newsoffice.mit.edu/2013/nasa-selects-tess-for-mission-0405
  5. After review of the SpaceX.... Twitter.com. NASA / TESS. 6 January 2017. Процитовано 15 January 2017. 
  6. Launch Vehicle. NASA. Процитовано November 17, 2016. 
  7. а б в г Mission History. Transiting Exoplanet Survey Satellite. NASA. Процитовано October 23, 2015. 
  8. Hand, Eric (June 22, 2009). No SMEX-love for TESS. Nature. Процитовано October 23, 2015. 
  9. Medium-Class Explorers (MIDEX) Missions in Development. NASA. Процитовано October 23, 2015. 
  10. Meet TESS, NASA's Next Planet Finder. Popular Mechanics. October 30, 2013. Процитовано May 4, 2018. 
  11. Clark, Stuart (April 19, 2018). Spacewatch: Tess embarks on planet-hunting mission for Nasa. the Guardian (en). Процитовано May 4, 2018. 
  12. Ricker, George R. (June 26, 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. 
  13. About TESS. NASA. Процитовано March 25, 2018. 
  14. Keesey, Lori (July 31, 2013). New Explorer Mission Chooses the 'Just-Right' Orbit. NASA. 
  15. Seager, Sara (2011). Exoplanet Space Missions. Massachusetts Institute of Technology. Процитовано April 7, 2013. 
  16. а б в г TESS: Transiting Exoplanet Survey Satellite. NASA. October 2014. FS-2014-1-120-GSFC. Процитовано December 17, 2014. 
  17. Zastrow, Mark (May 30, 2013). Exoplanets After Kepler: What’s next?. Sky & Telescope. Процитовано December 17, 2014. 
  18. Cooper, Keith (April 13, 2018). The Astrobiology Magazine Guide to TESS. Процитовано April 14, 2018. 
  19. Hadhazy, Adam (July 23, 2015). Super-Earths Might Be Our Best Bet For Finding Alien Life. Discover. Процитовано October 23, 2015. 
  20. Home - TESS - Transiting Exoplanet Survey Satellite. tess.mit.edu (en-US). Процитовано April 4, 2018. 
  21. TESS Observatory Guide. Tess Science Support Center. 
  22. Latest Exoplanet Results from NASA's Kepler/K2 Mission. SETI Institute.
  23. а б Berger, Brian (December 17, 2014). NASA Taps SpaceX To Launch TESS Satellite. SpaceNews. Процитовано October 31, 2015. 
  24. NASA (December 16, 2014). "NASA Awards Launch Services Contract for Transiting Exoplanet Survey Satellite". Прес-реліз. Переглянутий December 17, 2014.
  25. Clark, Stephen (February 16, 2018). Exoplanet-hunting satellite arrives in Florida for April launch. Spaceflight Now. Процитовано February 28, 2018. 
  26. Launch Profile - Falcon 9 - TESS. spaceflight101.com. Процитовано 22 April 2018. 
  27. TESS Orbit Design. spaceflight101.com. Процитовано 22 April 2018. 
  28. Leone, Dan (April 24, 2013). Orbital Gets $75M To Build TESS Exoplanet Telescope. SpaceNews. Процитовано May 17, 2016. 
  29. TESS: Discovering Exoplanets Orbiting Nearby Stars. Orbital Sciences. 2014. FS011_13_2998. Процитовано December 17, 2014. 
  30. Home - TESS - Transiting Exoplanet Survey Satellite. TESS - Transiting Exoplanet Survey Satellite (en-US). Процитовано 2018-04-04. 
  31. Ricker, George R.; Winn, Joshua N.; Vanderspek, Roland (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. 
  32. TESS Ground Operations. NASA. Процитовано January 27, 2018. 
  33. Peach, Matthew (October 1, 2015). Swiss group develops 'most stable light source' for satellite tests. Optics.org. Процитовано October 23, 2015. 
  34. Nowakowski, Tomasz (March 17, 2015). ESA's CHEOPS Satellite: The Pharaoh of Exoplanet Hunting. Astro Watch. Процитовано October 29, 2015.