開普勒探測器

據美國太空網報道，如果北京時間3月7日美國宇航局“開普勒”探測器能夠順利進入太空軌道，展開人類對銀河系內類地行星的探索，這將開啓人類對宇宙新的探索道路。開普勒探測器計劃對銀河系內10萬多顆恆星進行探測，希望搜尋到能夠支持生命體存在的類地行星。美國宇航局天體物理部主管喬恩－摩爾斯（Jon Morse）説：“開普勒探測器將使我們對銀河系產生全新的認識，未來它的發現可以改變人類對銀河系的觀點。”按照最新發射計劃，該探測器將於北京時間3月7日早上11點49分至11點52分（美國東部時間3月6日晚上10點49分至10點52分）發射，在佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地17－B發射台由“德爾塔II”運載火箭發射升空。據悉，美國宇航局將發射時間推遲了一天，增加了對運載火箭的安全性檢查，上週美國宇航局運載火箭未能將一顆太空探測器發送至太空軌道。

投資6億美元的開普勒探測器是依據17世紀德國科學家約翰尼斯－開普勒（Johannes Kepler）的姓名而命名的，17世紀開普勒是行星研究領域的先驅人物之一。摩爾斯説：“400年之後，我們利用開普勒當年的研究發現試圖揭開我們銀河系最深奧、最基本的問題——在銀河系裏有多少顆類似地球的行星？”

任務研究小組指出，開普勒探測器將使用前所未有的光探測器組合（組合起來可達到9500兆像素），能夠捕捉到圍繞恆星運行的太陽系外行星微妙的光度變化。在地球上高端數字攝像儀達到10兆像素，而開普勒探測器卻可達到95兆像素 ^[2]  。

頂端是主鏡，周圍覆蓋着遮陽覆蓋物；

左側是太陽能電池板，用於吸收太陽能為所有儀器提供電能；

右側是分光計，分光計下方是CCD探測鏡及散熱器；

左下側是恆星跟蹤器；

右下側是高增益天線；底部是推進器模塊 ^[3]  ；

太空分光計：0.95米孔徑；

主鏡：直徑1.4米，85%的中空結構；

CCD探測鏡：9500萬像素（42個2200x1024象素的電子耦合器）；

帶通：峯值半高寬為430-890毫微米；

動態探測範圍：9-16個星等（magnitude stars）；

優質制導傳感器：4個電子耦合器（CCDs）定位在科學焦點平面上 ^[3]  ；

科學數據存儲時間：大於60天；

上行X波段：7.8125 bps －2kbps；

下行X波段：10 bps－16kbps；

下行Ka波段：最大值為4.33125 Mbps；

除一次性裝置之外，所有機械裝置表面都有覆蓋層，主鏡有三個聚焦裝置；

飛行組件和裝配儀器的質量：1071公斤（預計最大值）；

飛行組件和裝配儀器的功率：771瓦（預計最大值） ^[3]  。

據國外媒體報道，美國宇航局“開普勒”探測器是首顆搜尋銀河系類地行星的探測器，它搜尋類地行星的主要方法是通過相關先進儀器觀測“行星凌日”現象，進而判斷獲取該行星以及所在恆星系統的詳細情況。

從觀測者的角度，當一顆行星位於恆星的正前方向時，這一現象就叫做“凌日”。陸地行星出現凌日現象將很少改變恆星的亮點，大約只有一萬分之一的亮點變化，凌日現象將持續2-16個小時。如果凌日現象完全是由行星自然運行而導致的，那麼這種運行變化將完全具有周期性。此外，相同行星產生的所有凌日現象都應當具有相同的亮點變化，持續相同的時間。因此，“行星凌日”探測方法具有較強的可重複性信號和健全的探測方法。

一旦某顆行星被探測到，該行星的軌道大小將通過運行週期計算出來，以及開普勒第三定律中的行星運動法則可推算出恆星的質量。行星的體積大小可通過凌日狀態下該行星的明亮度和恆星體積計算出來，基於行星軌道大小和恆星的温度，從計算出該行星的温度特徵。通過以上一系列的計算觀測數據，可推測出當前觀測的行星是否適宜生命體生存 ^[4]  。

2009年04月20日，據美國宇航局網站報道，日前，美國宇航局“開普勒”探測器現已向地球發送回第一批恆星圖像，科學家期望能夠通過該飛船的勘測結果尋找到類地行星。

這組第一批拍攝圖片主要聚焦於銀河系天鵝座星羣和天琴座星羣大量的恆星，美國宇航局華盛頓總部“開普勒”項目主管利亞－拉皮亞那（Lia LaPiana）説：“開普勒首次觀測結果令人倍感驚歎！能夠在一張照片中看到數百萬顆恆星是非常令人激動的！”

在拍攝的第一組照片中，有距離地球1.3萬光年之遙叫做“NGC 6791”的恆星簇，還有一張圖片中拍攝到叫做Tres-2的恆星，該恆星有一顆類似木星的行星，每2.5天圍繞其旋轉一週 ^[5]  。

圖1美國宇航局“開普勒”探測器拍攝的首組圖片中的恆星全景圖，圖片左上角放大的是NGC 6791恆星簇，距離地球1.3萬光年，該恆星簇已有80億年曆史。圖片右上角放大的是一顆叫做Tres-2的恆星，該恆星可能有一顆類似於木星的行星。預計該照片中包含着450萬顆恆星，其中大約有10萬顆行星將作為類地行星侯選對象進行勘測。

2010年08月26日，據美國太空網報道，日前，開普勒探測器發現在距離地球僅127光年處存在類似於太陽系的一個行星系統，該行星系統內至少存在5顆行星環繞恆星運行，行星的排列方式與太陽系十分相似，同時，可能還存在兩顆未探測到的行星。這個最新發現的行星系統將成為迄今發現行星系統中擁有最多行星的系統，此前，天文學家探測到55 Cancri行星系統，其內部存在5顆行星，其中兩顆是氣體巨行星，而HD 10180行星系統中並沒有氣體行星。洛維斯説：“擁有低質量行星的行星系統較為常見，但它們的形成歷史仍是一個難解謎團 ^[6]  。”

2016年04月12日，據國外媒體報道，造價昂貴的美國宇航局開普勒系外行星探測器近日遇到一個問題，探測器目前進入了緊急模式，距離地球大約7500萬英里。地面控制人員在週四發現了問題，最後聯繫時間為4月4日，似乎一切都很正常，目前美國宇航局正在調查探測器上出現了什麼問題。至今開普勒系外行星探測器已經發現了近5000顆系外行星，並且對銀河系內數百萬顆恆星進行觀測，尋找那些與地球相似的系外行星 ^[7]  。