寻找类地行星，美国再发射行星探测器

据美媒报道，美国宇航局最新研制的凌日系外行星勘测卫星（TESS），由猎鹰9火箭从卡纳维拉尔角航天中心发射升空。该卫星将在太空执行2年的侦测任务，探测可能支持生命生存的太阳系外行星。

TESS是美国发射的第二颗行星涉猎航天器，它的升空会给太空探测带来哪些帮助？相比首颗同类型探测器——开普勒太空望远镜又有哪些优势呢？

接力开普勒 寻找类地行星

2009年3月6日，美国宇航局发射了世界首颗探测太阳系外类地行星的探测器——开普勒太空望远镜。在为期3年半的任务期内，开普勒望远镜对天鹅座和天琴座中大约10万个恒星系统进行了观测，以寻找类地行星和生命存在的迹象。

宜居带是指一颗恒星周围的一定距离范围内，水能以液态形式存在。液态水是生命生存不可缺少的元素，所以，宜居带内的行星有更大的机会拥有生命或至少拥有生命可以生存的环境。

开普勒太空望远镜携带有高灵敏度感光设备，通过探测“凌星”效应寻找系外行星。“凌星”是指如果一颗恒星周围存在行星，当这颗行星经过恒星前方时，它将遮蔽一部分恒星发出的光，从而导致恒星出现轻微的亮度变化，产生“凌星”现象。

“凌星”现象蕴含有丰富的信息。通过考察恒星星光的减弱以及恒星的大小，可以确定围绕其运行的行星大小或直径。两次凌星现象发生的时间间隔可以确定行星公转轨道的运行周期。

一旦公转周期确定，根据开普勒行星运动第三定律，就能够计算出行星到中央恒星的距离。得到距离数据后，根据恒星的温度和质量，可以判断出该行星是否存在于宜居带范围内。

借助开普勒太空望远镜，科研人员如今已经确认了超过2300颗系外行星候选体，并发现数百颗地球大小的行星，其中就包括运行在宜居带的行星。

开普勒太空望远镜于2012年11月完成主要使命，随后又开始了为期4年的延长期。

开普勒太空望远镜证明了基于太空的系外行星搜索项目的可行性，也证明了银河系散布着惊人数量的行星。随着开普勒太空望远镜的燃料即将耗尽，TESS探测器将继续接力，成为新的系外行星猎手。

TESS的飞天与探测

TESS绰号“地球猎人”，耗资3.37亿美元，配备有4台先进的广角相机用于扫描太空，同样使用凌日法观测系外行星。

该探测器首次实现了全天凌星巡天，其观测太空区域比开普勒太空望远镜大350倍，预计将在太阳系附近空间内新发现数千颗隐匿的系外行星。

TESS由美国麻省理工学院领衔，研究团队为TESS设计出了一条最佳轨道，这条轨道从未被使用过，为TESS提供了一个最佳操作空间。在这条轨道上运行，探测器大约每13.7天接近地球一次，此时可把大量所获资料，通过高速率的数据传输传回地球。

据美媒报道，此次猎鹰9火箭首先把TESS送入地球高椭圆轨道，然后TESS通过多次发动机点火来缓慢调整轨道并飞往月球，之后利用月球的引力作为弹射器，停留在距离地球约37.1万公里的最终轨道上。TESS大约需要60天才能抵达预定轨道，科学观测将在今年6月份开始。

另外，TESS项目团队采用了一种逆向观测法，先使用地面观测站确定候选类地行星，然后为太空望远镜确定观测目标。在TESS投入使用的第一个2年内，它将开展对系外行星的初步盘点。

TESS将整个天空分成26个不同的扇区，4部相机覆盖角度为24度宽、96度长的楔形，每27天侦测一个扇区，以2分钟的节奏观看最亮的恒星，最终绘制一份覆盖太空85%的全景图。

在TESS的帮助下，科研人员将有能力对大量系外行星的质量、大小、轨道和大气等各项参数开展考察，并对一部分位于宜居带范围内的类地行星开展研究。TESS的观测结果将为计划2020年发射的新一代詹姆斯·韦伯太空望远镜，以及其它未来计划建造的大型地面和空间望远镜提供初步观测目标清单。

观更亮恒星 搜更广星空

相比开普勒太空望远镜，TESS更具有优势。

在所有巡天项目中，地基观测主要针对巨型的系外行星。虽然开普勒太空望远镜发现了大量小型的系外行星目标，但由于恒星亮度太强会使探测器相机的照片像素点亮度饱和，观察“凌星”精确性出现巨大误差。同时，其观测到系外行星的母恒星的位置遥远，光线比较暗淡，难以继续开展研究。

相比之下，TESS观测恒星亮度比开普勒太空望远镜更高，可以在太阳系周围最明亮的恒星里寻找系外行星，这种行星的信号更强，且拥有更高的信噪比，其地基和太空望远镜的后续观测也更容易。

此外，开普勒望远镜所观察的夜空是一小块固定的夜空区域，该天区位于天鹅座和天琴座附近，这片天区只有在春季至初秋这段时间才能被地面观察到，科研人员开展辅助性观测受到很大限制。相反，TESS可以进行几乎全巡天的调查，可以在较短时间内对大片太空区域进行观测，并有能力在许多不同类型的天文目标上开展研究。

目前，巡天项目的问题在于没有多少适于追踪观测的系外行星，TESS的发射将改变这一现状。这对搜寻遥远世界中生命信号的科研人员来说是个非常振奋的消息。通过TESS，人类将发现更多可能适宜生命居住的类地行星。（作者：杨诗瑞 来源：飞天科普周刊）