?

Log in

No account? Create an account

Научно-популярно о космосе и астрономии

Предыдущий пост Поделиться Следующий пост
TESS: С широко открытыми объективами и хитроумной орбитой
lozga
Скорее всего вы в курсе, что у специально созданного для поиска экзопланет космического телескопа Kepler топливо кончится уже в ближайшие дни. С 2013 года он из-за аварий превратился в космический парусник, но все равно продолжал собирать данные. У NASA есть планы собирать какую-то научную информацию и после окончания топлива, но по большому счету миссия подойдет к концу. Но не стоит расстраиваться - продление срока службы "Кеплера" привело к тому, что он дождался следующего специального аппарата, TESS, выполняющего ту же цель - искать планеты в других звездных системах.

01.jpeg

Новая старая миссия


TESS и Kepler роднит не только задача, но и способ ее достижения. Оба телескопа занимаются поиском экзопланет транзитным методом - когда планета проходит между звездой и телескопом, то немного пригашает ее свет.

02.jpeg
Графики яркости звезд при прохождении экзопланет по данным телескопа Kepler, рисунок NASA

Метод хорош тем, что можно определить не только параметры орбиты, но и альбедо (отражающую способность) и даже попытаться узнать состав атмосферы экзопланеты, анализируя изменение спектра звезды. Увы, у транзитного метода есть и недостатки - прежде всего, невозможно заметить планету, если плоскость ее вращения не проходит через ось "телескоп-звезда". Кроме того, чем дальше планета находится от звезды, тем больше ее период обращения, и тем дольше нужно непрерывно наблюдать звезду, чтобы заметить экзопланету. Но в целом сравнительная простота метода и возможность наблюдать за множеством звезд одновременно позволили только телескопу Kepler открыть уже больше двух с половиной тысяч экзопланет, и еще почти три тысячи кандидатов ожидают подтверждения.

03.jpeg
Сравнение полей видимости Kepler и TESS

Но вот дальше начинаются различия - Kepler смотрит в очень узкий сектор космоса в районе созвездия Лебедя, но на расстояние до 3000 световых лет. TESS "видит" всего на 200 световых лет, но за два года основной миссии должен будет осмотреть оба полушария. Каждые 27 дней телескоп будет переключаться на новый сектор от полюса до 6° северной/южной широты. Как легко догадаться, район полюса будет под почти постоянным наблюдением. Это потенциально полезно для будущих миссий - в районе полюса находится зона, которая будет постоянно доступна для наблюдений еще не запущенному телескопу James Webb.

04.jpeg
Изображение: NASA/TESS

Новые глаза


05.jpeg
Камеры TESS в цехе, фото NASA

Единственным научным прибором на TESS служат четыре одинаковые камеры. В каждой стоит сенсор на 16,8 мегапикселя, сборка из семи линз и специальный фильтр в близком инфракрасном диапазоне для наблюдения красных карликов. Камера с апертурой 146 миллиметров и относительным отверстием f/1.4 будет видеть сектор 24x24° и сможет делать фотографии разрешением 4096х4096 пикселей.

06.jpeg
Сенсор, здесь и далее фото NASA/TESS Project

07.jpeg
Камера в разрезе

08.jpeg
Камера в сборе, человек для масштаба

Стоит отметить, что TESS и Kepler относятся к программам NASA с разным уровнем финансирования, поэтому TESS примерно в два раза дешевле.

Особенная орбита


Для того, чтобы в процессе наблюдения TESS не мешала Земля (на низкой орбите не получится непрерывно смотреть в один сектор 27 дней), аппарат нужно отправить подальше от нашей планеты. А для того, чтобы передавать данные, желательно быть поближе - с ростом расстояния требуются антенны большего диаметра, и падает скорость. Район геостационарной орбиты не подходит - будет мешать Луна. Ну и крайне желательно сэкономить деньги, сделав телескоп легче и проще. И для решения всех этих задач баллистики выбрали очень интересную орбиту, которая раньше не применялась.

09.jpeg
Схема выведения TESS, изображение NASA

После отделения от разгонного блока TESS вышел на опорную орбиту. За три витка аппарат своими двигателями поднимет апоцентр (верхнюю точку орбиты) так, чтобы он оказался в районе Луны. Здесь незаметно сэкономили - маневр за один виток потребовал бы более дорогих и тяжелых двигателей. На четвертом витке TESS пройдет рядом с Луной, воспользовавшись ее притяжением для того, чтобы, во-первых, перейти на более высокую орбиту, а во-вторых, изменить ее наклонение (очень дорогостоящая с точки зрения расхода топлива операция).

10.jpeg
Взгляд на орбиту TESS с плоскости орбиты Луны

Ну и, наконец, с переходной орбиты телескоп перейдет на рабочую, затратив всего лишь ~200 м/с характеристической скорости. А после всех маневров у телескопа останется примерно 20% топлива.



Рабочая орбита имеет период обращения 13,65 дней, ровно половина периода обращения Луны. Это сделано специально, чтобы каждый виток Луна была максимально далеко - в 90° слева или справа от аппарата и вносила минимум возмущений. Ожидается, что орбита будет стабильной (т.е. не потребует расхода топлива на коррекцию) в течение не менее 20 лет.

А задача экономии на антеннах и средствах связи решается тем, что орбита достаточно вытянутая - апоцентр примерно в три раза выше перицентра. В районе низшей точки орбиты TESS будет на короткое время прекращать наблюдения, поворачиваться антенной к Земле и передавать накопившиеся за виток данные.

Как ожидается, телескоп окажется на рабочей орбите и начнет научные наблюдения через два месяца.

Запуск


Стоит отметить, что запуск телескопа стал отдельным успехом для SpaceX - впервые компания получила доступ к научным миссиям NASA среднего риска, и TESS стал первым аппаратом, выведение которого было заказано исключительно американским космическим агентством - предыдущие проекты, Jason-3 и DSCOVR, были созданы в рамках сотрудничества NASA с другими организациями.



Кстати, TESS стал самым легким аппаратом, запущенным на Falcon 9. Но более высокая опорная орбита не оставила топлива для возврата на сушу, первой ступени пришлось садиться на баржу. Также ожидается, что эта миссия станет последним пуском новой ракеты модификации Block 4, уже совсем скоро должна полететь финальная, еще более адаптированная для многоразового использования, версия Block 5.


Я в социальных сетях:
Вконтакте, Facebook, Twitter, Instagram, YouTube

attentioneer.jpg

Записи из этого журнала по тегу «космические аппараты»


promo lozga november 4, 2014 17:00
Buy for 20 tokens
Привет! Добро пожаловать в блог, посвященный популяризации космонавтики, астрономии, и, шире, науки и прогресса человечества. Если вы зашли ко мне впервые, рекомендую почитать длинные серии постов по тегам: Серия "Незаметные сложности космической техники". Рассказы о том, как и почему ракеты и…

  • 1
27 дней... значит, долгопериодические планеты, видимо, отпадают

ну почему, можно же возвращаться к ранее исследованным звездам по нескольку раз. Вдруг повезет.
Главное, что бы деградация матриц была понятна изобретателям, тогда можно оценить - есть прохождение планеты по диску звезды или нет. Для того случая. когда наблюдение закончилось, а планета еще движется по диску.

У полюсов - нет. А в низких широтах, увы, смогут вернуться только через два года, и то, если продленная программа будет такая же как и основная.

Ну-у-у, долгопериодичные планеты могут попасть в кадр, если случайно получится настроиться на этот момент.

случайно в кадр может попасть что угодно

Судя по размеру матриц, чувствительность у них просто превосходная. Так получается, что они намерены, по сути, одним пикселем находить целую планету.
Молодцы!!!

"одним пикселем находить целую планету" Нет все пл. для

Каждая звезда, по идее, должна наблюдаться одним пикселем. Хотя в него может попасть и не одна звезда!

Но тогда потребуется очень точное угловое позиционирование 24 град/4096 пикселей.
И даже раз в 50-100 точнее!
Наверно, они с этим как-то справляются.
Так, что звёзды при каждом повторном наблюдении будут в основном находиться на плоском плато диаграммы направленности любого пикселя!

Если при разных наблюдениях одной и той же звезды мы на неё будем смотреть разными пикселями, то и угол на неё от пика диаграммы направленности чувствительности пикселя будет другой. Уровень сигнала от звезды станет произвольным, И ИЗ ТАКИХ НАБЛЮДЕНИЙ НИЧЕГО ДОСТОВЕРНОГО ИЗВЛЕЧЬ НЕ ПОЛУЧИТСЯ!

А я вон где был... https://youtu.be/IhclRy43bII
Гляньте, вам должно понравиться.

Супер! Очень познавательно)


Камера в сборе, человек для масштаба

Человек, небось, маааленький.
)))

Edited at 2018-04-23 07:11 (UTC)

Извините, что не по теме, но не нашел информацию о запуске Електрона, должен бьіл 20 апреля. Может кто что- то знает. Спасибо.


Отложен, новая дата запуска пока не объявлена.

Вот чем мне нравится Rocket Lab - это параноидальным отношением к самым минорным косякам. Нет, конечно, того авантюрного духа, как у Маска (хотя и они тоже часто переносили старт), но каждую ракету и полезную нагрузку берегут и носятся с ней, как с сокровищем.

Мне больше всего понравилось то что они вывели "Звезду человечества" - такой запуск Falcon Heavy получился в миниатюре. Возможно со временем и старые космические фирмы такую традицию переймут и начнут запускать в тестовых полётах что-нибудь по интереснее чем простые массо-габаритные болванки. Это конечно сути полёта не меняет, но для популяризации космонавтики годится вполне.

Спасибо всем ответившим)


А сколько звезд попадает в этот радиус 200 светолет?

  • 1