Кеплер спутник


«Кеплер» — астрономический спутник НАСА, оснащённый сверхчувствительным фотометром, специально предназначенный для поиска экзопланет (планет вне Солнечной системы — у других звёзд), подобных Земле. Это первый космический аппарат, созданный с такой целью. Он назван в честь немецкого математика и астронома, открывшего законы движения планет. Обсерватория могла одновременно наблюдать более чем 100 тыс. звёзд. Наличие планеты у звезды определяется по периодическим изменениям яркости последней, вызываемым транзитами — прохождениями планеты перед звездой.

Запуск состоялся 6 марта 2009 года в 22:49 по времени Восточного побережья США (7 марта в 06:49 по московскому времени). Строительством и вводом в эксплуатацию управляла «Лаборатория реактивного движения» НАСА, а первичный подрядчик, «Ball Aerospace», был ответственным за разработку систем полёта «Кеплера». С декабря 2009 года ответственность за управление миссией легла на Исследовательский центр Эймса, который также проводит основной анализ научных данных от телескопа.


Основная программа была рассчитана на 3,5 года. 12 мая 2013 года телескоп «Кеплер» вышел из строя; орбитальная обсерватория потеряла ориентацию в пространстве, бортовой компьютер перешёл в «безопасный режим». Хотя после выхода из строя маховиков точная ориентация аппарата стала невозможна, анализ данных будет продолжаться ещё несколько лет.

За три года работы телескопом «Кеплер» были сделаны важные и даже сенсационные открытия, например, были обнаружены планеты размером с Землю и меньше. К началу 2014 года им было открыто более 3500 кандидатов в планеты, из которых более 1000 оказались подтверждены различными научными группами исследователей.

Цель миссии

Научная цель телескопа «Кеплер» состоит в том, чтобы исследовать структуру и разнообразие планетарных систем. Для этого, рассматривая множество звёзд, необходимо достичь нескольких целей:

  • Определить, сколько планет, подобных Земле, и больших планет находятся возле пригодной для жизни зоны (для всех спектральных типов звёзд).
  • Вычислить диапазон размеров и форм орбит этих планет.
  • Оценить количество планет, находящихся в мультизвёздных системах.
  • Определить диапазон размеров орбиты, яркости, диаметра, массы и плотности короткопериодических планет-гигантов.
  • Обнаружить дополнительных членов в каждой найденной планетарной системе, используя другие методики.
  • Изучить свойства тех звёзд, у которых обнаружены планетарные системы.
  • Предполагалось, что в ближайшие 2 года «Кеплер» обнаружит примерно 50 планет похожих на Землю по своему химическому составу.

«Кеплер» совершенно не похож на «Хаббл». Запущенный на низкую околоземную орбиту «Хаббл» неоднократно ремонтировали, и по команде из центра «Хаббл» можно поворачивать в любую сторону. «Кеплер» вращается вокруг Солнца и нацелен на определённый участок неба — вдоль касательной к нашему рукаву галактики, по направлению к её центру. Телескоп непрерывно отслеживает этот участок, находя экзопланеты по изменениям интенсивности звезды.

Технические характеристики

  • Габариты: диаметр около 2,7 м и длина около 4,7 м.
  • Масса: общая — 1052,4 кг, фотометр — 478 кг, космический аппарат — 562,7 кг, 11,7 кг — масса гидразинового топлива.

Питание обеспечивается четырьмя солнечными батареями общей площадью 10,2 м2, расположенными в разных плоскостях. Состоящие из 2860 элементов батареи обеспечивают мощность 1100 Вт. Накопление электроэнергии обеспечивается литий-ионным аккумулятором ёмкостью 20 А×час.

Электронная память имеет ёмкость для накопления данных и рассчитана на сбор данных в течение 60 дней. Данные на обработку транслируются пакетами раз в 30 дней.

Фотометр

Фотометр состоит из 42 ПЗС-матриц с общим разрешением в 95 мегапикселей для проведения исследований и четырёх дополнительных ПЗС-матриц, размещённых в углах массива для обеспечения точного управления. Каждая из 42 CCD-матриц имеет размеры 5×2,5 см и разрешение 2200×1024 пикселей. 12 января 2010 года вышел из строя один модуль, состоящий из двух фоточувствительных матриц фотометра.


Данные с матрицы снимаются каждые 6 секунд, достигают предела насыщения и суммируются в бортовом компьютере в течение 30 секунд для каждого пикселя. Каждое из 42 матричных устройств имеет по 2 выхода для данных, то есть всего шина данных имеет 84 выхода.

Полоса пропускания приёмника составляет 430—890 нм. Для наблюдения доступны звёзды до 16-й звёздной величины.

Телескоп системы Шмидта. Апертура 0,95 метра (при этом первичное зеркало телескопа имеет диаметр 1,4 метра). Поле зрения — 115 квадратных градусов.

Температурный режим работы

Корректор Шмидта, метровая слегка несферическая линза спереди телескопа, имеет температуру −30 °C, в то время как главное зеркало сзади −11 °C. ПЗС матрица в фокальной плоскости должна работать при температуре −85 °C для уменьшения детекторных шумов. С закрытой противопылевой крышкой (во время калибровки) большинство компонентов телескопа слегка теплее. Столь высокие температуры не требуют охлаждения сжиженным газом, срок работы ограничивается надёжностью техники.

Ход миссии

Обсерватория запущена с космодрома на мысе Канаверал 6 марта 2009 года в 22:49 по времени Восточного побережья США (7 марта в 06:49 по московскому времени). На орбиту аппарат вывела ракета-носитель Дельта-2.

Дважды, в январе и марте 2006 года, запуск откладывался из-за финансовых проблем. Общая стоимость миссии составила приблизительно 467 миллионов долларов.


2009

8 апреля 2009 года аппарат передал первый снимок, сделанный неоткалиброванной камерой фотометра. На нём находится около 4,5 миллионов звёзд созвездий Лебедя и Лиры. Несмотря на нечёткое изображение, на фотографии хорошо видны звезда TrES-2 (она имеет, как минимум, одну планету) и рассеянное скопление NGC 6791. До окончания калибровки «Кеплер» также обнаружил атмосферу у планеты — газового гиганта, демонстрируя, таким образом, великолепный потенциал новой обсерватории.

Британские учёные установили, что орбитальный телескоп «Кеплер» способен обнаруживать не только удалённые экзопланеты, но и их спутники. Расчёты показывают, что «Кеплер» теоретически может обнаруживать спутники экзопланет, с массами, превосходящими 0,2 земных.

2010

4 января 2010 года было объявлено об открытии первых 5 планет (Kepler-4 b, Kepler-5 b, Kepler-6 b, Kepler-7 b и Kepler-8 b). Все эти планеты являются «горячими Юпитерами» с периодом обращения от 3,3 до 4,9 дней.

9 января 2010 года вышли из строя 2 из 42 фоточувствительных модулей фотометра. Поле обзора «Кеплера», начиная с этого момента, уменьшилось примерно на пять процентов.

15 июня 2010 года были опубликованы результаты обработки данных, собранные телескопом за первые 43 дня наблюдений. «Кеплер» непрерывно наблюдал небосвод в течение этого времени и обнаружил 706 потенциальных планет, размер которых колеблется от размера Земли до размера, слегка превышающего Юпитер. Учёные представили данные о 306 самых «неинтересных» кандидатах — тех, которые с наименьшей вероятностью могут быть обитаемыми. Сведения об оставшихся 400 кандидатах, в число которых входят похожие на Землю планеты, исследователи запланировали перепроверить и опубликовать в феврале 2011 года.


2011

11 января 2011 года учёные сообщили об обнаружении рекордно малой известной экзопланеты — Kepler-10 b, радиус которой лишь в 1,42 раза больше, чем у Земли.

2 февраля 2011 опубликованы данные результатов наблюдений с 13 мая по 16 сентября 2009 года. В них сообщается о 1235 кандидатах в планеты. Из них 68 примерно размером с Землю; 288 суперземель; 662 размером с Нептун; 165 размером с Юпитер и 19 больше чем Юпитер. 54 планет кандидатов находится в обитаемой зоне, пять из которых по размерам близки к Земле.

23 сентября 2011 года опубликованы данные результатов наблюдений с 18 сентября по 16 декабря 2009 года.

В начале декабря 2011 года было объявлено об обнаружении первой, открытой «Кеплером», суперземли в обитаемой зоне (Kepler-22 b) и чуть позже об обнаружении планеты с радиусом меньше, чем у Земли (Kepler-20 e).

2012

В январе 2012 года объявлено об обнаружении трёх миниземель у звезды KOI-961, одна из которых размером с Марс.

4 апреля 2012 года было объявлено о продлении миссии телескопа по меньшей мере до 2016 года.


16 июля 2012 года произошла поломка одного из четырёх двигателей-маховиков гиростабилизированной платформы.

Ноябрь 2012 — Кеплер завершил основную часть своей миссии, но продолжит работу ещё в течение четырёх лет.

2013

7 января 2013 года на 221 съезде Американского астрономического общества были представлены результаты наблюдений с мая 2009 года по март 2011 года, число кандидатов доведено до 2740. Относительно данных, представленных в 2012 году, наблюдается преимущественный рост числа кандидатов величиной менее двух размеров Земли.

12 мая 2013 года произошла поломка двигателя-маховика № 4 гиростабилизированной платформы по ещё неизвестной причине. Ориентировка аппарата стала нестабильной и для вращения Кеплера будут использоваться двигатели ориентации, топлива для которых, как рассчитывают в НАСА, хватит ещё на несколько месяцев.

16 мая 2013 появились сообщения в прессе об окончательном выходе из строя телескопа «Кеплер». До «Кеплера», находящегося на гелиоцентрической орбите, добраться невозможно, да и запуск «Кеплера» обошёлся дешевле, чем запуск «шаттлов».

2014

30 мая 2014 года официально стартовала новая миссия «К2», которая представляет собой наблюдение за яркими звёздами разных участков в плоскости эклиптики в течение примерно 75 суток. Вместо третьего двигателя-маховика в качестве стабилизирующего космический аппарат фактора, в этой миссии используется давление солнечного излучения.

2015


  • В январе 2015 года число подтверждённых планет «Кеплера» превысило 1000. По крайней мере две (Kepler-438b и Kepler-442b) из открытых планет, анонсированных в том месяце были подобны земным и находились в зоне обитаемости. Также в январе 2015 года НАСА сообщило, что 5 подтверждённых экзопланет земного типа, каждая размером меньше Венеры, были найдены на орбите звезды Kepler-444 возрастом 11,2 миллиарда лет (80 % от возраста Вселенной), делающим эту звёздную систему старейшей из открытых в настоящий момент.
  • В апреле 2015 года было объявлено о завершении кампании 4 (7 февраля — 24 апреля 2015), включающей наблюдение около 16 000 звёзд и двух примечательных рассеяных звёздных скоплений, Плеяд и Гиад.
  • В мае 2015 года «Кеплер» наблюдал только что открытую сверхновую, KSN 2011b (типа 1a), перед, в процессе и после взрыва. Детали перед взрывом сверхновой ( Details of the pre-nova moments) могут помочь ученым лучше понять тёмную материю.
  • 24 июля 2015 года NASA объявило об открытии Kepler-452b, подтверждённой экзопланеты, имеющей размер с Землю и вращающуюся в обитаемой зоне звезды, похожей на наше Солнце. Эта звезда на 1,5 миллиарда лет старше, на 4 % массивнее и на 10 % ярче нашей звезды. Был выпущен седьмой каталог планет-кандидатов «Кеплера», содержащий 4696 кандидатов, увеличив число кандидатов на 521 относительно предыдущего каталога, выпущенного в январе 2015 года.

Текущие результаты миссии


По состоянию на июль 2015 года подтверждена природа более 1000 планет из около 4700 кандидатов, открытых телескопом. Среди всех кандидатов 49 % имеют размеры меньше, чем 2 размера Земли. Примерно 40 % кандидатов входят в состав многопланетных систем. Кроме кандидатов в планеты, открытых группой учёных Кеплера, некоторые были открыты участниками проекта «Planet Hunters», куда входят также и любители астрономии.

Источник: aboutspacejornal.net

Космический телескоп «Кеплер» был запущен в марте 2009 года и обращается вокруг Солнца с периодом в 372,5 дней. Задача телескопа — наблюдать за светом примерно 150 тысяч звезд, чтобы отследить тот момент, когда звезда «мигнет». Это означает, что между ней и телескопом прошло небесное тело, вероятно, планета. По мерцанию света звезды можно определить период обращения планеты вокруг нее, ее приблизительный размер и некоторые другие характеристики. Однако для того, чтобы подтвердить статус планеты для каждого объекта нужны дополнительные наблюдения при помощи других телескопов.


"Кеплер"© EPA/NASA/Ames/JPL-Caltech

Первая скалистая планета

Первые результаты работы телескопа ученые получили через несколько месяцев после его запуска. Тогда «Кеплер» нашел пять потенциальных экзопланет: Kepler 4b, 5b, 6b, 7b и 8b — «горячих Юпитеров», на которых не может существовать жизнь.

В августе 2010 года ученые подтвердили обнаружение первой планетой системы с более чем одной, а точнее тремя планетами, обращающимися вокруг звезды — Kepler-9.

В январе 2011 года NASA сообщило об обнаружении «Кеплером» первой скалистой планеты, Kepler-10b, размером примерно в 1,4 земного. Однако эта планета оказалась слишком близко к своей звезде для того, чтобы на ней могла существовать жизнь, — в 20 раз ближе, чем Меркурий к Солнцу.

Рассуждая о возможности существования жизни астрономы используют выражение «зона жизни» или «обитаемая зона». Так называют расстояние от звезды, при котором на ней не слишком жарко и не слишком холодно для существования жидкой воды на поверхности.

Тысячи новых планет

В феврале того же года ученые обнародовали результаты «Кеплера» за 2009 год — список из 1235 кандидатов в экзопланеты. Из них 68 — примерно земного размера (5 из них — в зоне жизни), 288 — размером больше Земли, 662 — размером с Нептун, 165 — размером с Юпитер и 19 — больше Юпитера. Кроме того, тогда же было объявлено об обнаружении звезды (Kepler-11) с шестью обращающимися вокруг нее планетами размером больше земного.


В сентябре ученые сообщили, что «Кеплер» обнаружил планету (Kepler-16b), которая обращается вокруг двойной звезды, то есть у нее сразу два солнца.

К декабрю 2011 года количество обнаруженных «Кеплером» экзопланет-кандидатов выросло до 2326, 207 — примерно земного размера, 680 — размером больше Земли, 1181 — размером с Нептун, 203 — размером с Юпитер, 55 — больше Юпитера. Тогда же NASA сообщило об открытии первой планеты в зоне жизни возле звезды, похожей на Солнце, Kepler-22b. Размером она в 2,4 раза превышала Землю. Она стала первой подтвержденной планетой в обитаемой зоне.

Чуть позже в декабре того же года ученые заявили об открытии экзопланет земного размера, Kepler-20e и Kepler-20f, общающихся вокруг звезды, сходной с Солнцем, хотя и слишком близко к нему, чтобы попасть в зону жизни.

В январе 2013 года NASA сообщило о том, что список кандидатов в экзопланеты пополнился еще 461 новыми планетами. Четыре из них по своим размерам не превосходили Землю в два раза и при этом находились в зоне жизни своих звезд. В апреле ученые сообщили об открытии двух планетарных систем, в которых три планеты размеров больше земного находились в обитаемой зоне. Всего системе звезды Kepler-62 было пять планет, в системе Kepler-69 — две.

Телескоп выходит из строя…

В мае 2013 у телескопа вышел из строя второй из четырех гиродинов — устройств, необходимых ему для ориентации и стабилизации. Без возможности удерживать телескоп в устойчивом положении продолжать «охоту» за экзопланетами стало невозможно. Однако список экзопланет по мере анализа данных, накопленных за время работы телескопа, продолжал пополняться. Так, в июле 2013 года, в списке потенциальных экзопланет стало уже 3277 кандидатов.

В апреле 2014 года ученые впервые сообщили об обнаружении планеты земного размера, Kepler-186f, в обитаемой зоне звезды. Она находится в созвездии Лебедя, в 500 световых лет от нас. Вместе с тремя другими планетами  Kepler-186f обращается вокруг красного карлика в два раза меньшего, чем наше Солнце.

…но продолжает работу

В мае 2014 года NASA объявило о продолжении работы телескопа, починить его полностью не удалось, однако ученые нашли способ компенсировать поломку, используя давление солнечного ветра на аппарат. В декабре 2014 года телескоп, работающий в новом режиме, смог обнаружить первую экзопланету.

В начале 2015 года число планет-кандидатов в списке «Кеплера» достигло 4175, а число подтвержденных экзопланет составило тысячу. Среди свежеподтвержденных планет оказались Kepler-438b и Kepler-442b. Kepler-438b находится в 475 световых годах от нас и на 12% больше, чем Земля, Kepler-442b — в 1100 световых годах от нас и на 33% больше Земли. Они обращаются в обитаемой зоне звезд меньшего размера и более холодных, чем Солнце.

Тогда же NASA сообщило об обнаружении «Кеплером» самой древней известной планетной системы возрастом 11 миллиардов лет. В ней вокруг звезды Kepler-444 обращаются пять планет размером меньше Земли. Звезда на четверть меньше нашего Солнца и холоднее, она находится в 117 световых годах от Земли.

23 июля 2015 года ученые сообщили о новой порции планет-кандидатов, добавленных в каталог «Кеплера». Теперь их число составляет 4696, а количество подтвержденных планет — 1030, среди них 12 планет не превышают размер Земли более, чем в два раза и находятся в зоне жизни своих звезд. Одна из них, Kepler 452b, находится от Земли на расстоянии 1400 световых лет и обращается вокруг звезды, которая на 4% массивнее и на 10% ярче Солнца.

Источник: ИТАР-ТАСС

Источник: sci-dig.ru

Множество миров

В отличие от земных телескопов, которые могут работать только по ночам и когда небо чистое, «Кеплер» дал ученым возможность непрерывно наблюдать за звездами месяцами. За почти 10 лет своей работы «Кеплер» открыл более 2500 экзопланет, посмотрел на 530 506 звезд, зафиксировал 61 вспышку сверхновой, и по этим открытиям написано 2946 научных работ. Последнее число явно не окончательно: новые статьи выходят едва ли не ежедневно.

Самый недавний анализ открытий Кеплера показал, что 20—50% звезд, видимых на небе, вероятнее всего, имеют около себя небольшие каменные планеты, близкие по размеру Земле и расположенные в обитаемой зоне у звезд — там, где может существовать жидкая вода.

«Он не только показал нам, как много планет может быть в космосе — он подстегнул развитие целого нового и трудного поля для исследований, которое теперь штурмует научное сообщество. Его открытия пролили новый свет на наше место во Вселенной и бросили свет на дразнящие загадки звезд», — говорит Томас Зурбучен, помощник администратора Научного управления NASA в Вашингтоне.

Задумывая миссию 35 лет назад, ученые не знали о существовании ни одной планеты за пределами Солнечной системы. «Теперь мы знаем, что планеты повсюду. Кеплер проложил нам новый курс, полный надежд для будущих поколений исследователей галактики», — говорит Уильям Боруки.

Перед тем как оставить «Кеплер» блуждать в космосе, ученые загрузили с него последнюю порцию данных. Они послужат хорошей основой для следующих наблюдений: в апреле этого года на свой пост вышел новый телескоп для поиска экзопланет — Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). Программа его наблюдений за 200 тысячами ближайших к Земле звезд основана в том числе  на данных «Кеплера».

 Евгения Щербина

Источник: tass.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.