美国最新一代“系外行星猎手”TESS卫星发射升空

SpaceX公司成功地将价值3.37亿美元的“凌日系外行星巡天卫星（TESS）”发射升空


　　通过研究比开普勒勘测目标更明亮的天体，人们希望TESS卫星能够揭晓宇宙中其他可能潜在生命星球的最新线索。
                                                                                       
　　新浪科技讯 北京时间4月19日消息，美国宇航局的下一代系外行星搜寻探测器北京时间4月19日6时51分（美东时间4月18日18时51分）发射升空，本次发射由一枚SpaceX公司的猎鹰9号火箭执行，发射地依然是位于美国佛罗里达州南端的卡纳维拉尔角航天发射场。

　　按照SpaceX的传统，本次发射TESS卫星之后，该公司将尝试在大西洋的驳船上回收火箭第一级。迄今为止，该公司的猎鹰9号火箭已经成功进行了23次第一级火箭的回收，其中大约一半是在海洋中的驳船上降落，另一半则是在陆地上降落。

　　在这些被回收来的“二手”火箭中，已经有11枚进行了重复使用。不过这次用于发射TESS卫星的火箭是全新的。

　　另外，SpaceX还打算在这次发射中回收火箭整流罩，根据该公司负责火箭制造和回收项目的副总裁汉斯?科尼斯曼（Hans Koenigsmann）的说法，整流罩届时将打开降落伞，落到大西洋上，随后公司将派船前去打捞。在这之前，SpaceX已经两次尝试回收火箭整流罩，但都以失败告终。根据之前埃隆?马斯克的说法，整流罩价值高达600万美元，所以该公司还是希望能够继续尝试整流罩的回收再利用。

　　TESS卫星将使用4台灵敏的相机去搜寻围绕其他恒星运行的系外行星，这颗卫星将运行在一个远离地球的轨道上，每13.7天绕地球运行一圈。当行星从恒星前方经过时，将会导致恒星的亮度出现轻微减弱，TESS将能够感知这种减弱，并反推出恒星周围行星的存在，并测算出行星的大小。

　　科学家们预计，在它两年的任务期内，TESS将至少发现上千颗新的系外行星。其中的一些系外行星目标距离地球将足够近，能够让其他设备跟进做后续观测，比如价值超过88亿美元，计划在2020年5月份发射升空的詹姆斯?韦伯空间望远镜。

　　整个TESS项目耗资约2亿美元，另外还要加上大约8700万美元的发射费用。


准备发射的TESS卫星 （图片来源：nasaspaceflight.com）

　　什么是系外行星？


　　接替现有的开普勒空间望远镜，美国宇航局的下一代系外行星搜寻探测器发射升空，预计将有望搜寻到数以千计的新的系外行星

　　简单来说，“系外行星”（Exoplanet）就是指围绕其他恒星（而不是太阳）运行的行星。事实上，当你晚上走出去，抬头看到的漫天繁星中，几乎每一颗都是恒星，而这些恒星中的绝大部分，周围都存在至少一颗行星。

　　系外行星大小性质各异，有比木星还大的气态巨行星，也有和地球火星相似的岩石行星。它们的地表温度可以高到融化金属，也可以跌入极度严寒。有些系外行星距离恒星非常近，它上面的一年只有几天长，甚至有些系外行星的天空中悬挂着两个太阳。当然，也有一些流浪行星，漫无目的地游荡在银河系的无边黑暗之中。
                                                                                               
　　晴朗的夏夜，我们抬头就能看到一条南北向的乳白色条带，那是银河，我们所在的星系。这是一个巨大的行星，其中包含至少4000亿颗恒星，我们的太阳就是其中之一。现在想象一下，这每一颗恒星的周围都有不止一颗行星，而是一个个像太阳系这样的完整的行星系统。不难理解，光是在银河系中，系外行星的数量至少有上万亿颗，这是一个真正的“天文数字”！

　　人类数千年来一直设想过“天上人间”，或者宇宙中其他恒星的周围是否存在行星的问题，而我们是确切得知答案的第一代人类。我们知道系外行星存在，但是它们很遥远。

　　距离我们最近的恒星是半人马座的比邻星，前两年科学家们发现其周围存在至少一颗恒星，而且很可能一颗岩石行星。这颗恒星距离地球大约4光年多，折合大约40万亿公里。事实上，绝大部分已经发现的系外行星距离都在数百，甚至数千光年之外。

　　因此很容易理解的一点是：我们现在不可能，未来很长一段时间也不可能抵达哪怕最近的一颗系外行星。但也有好消息：我们的技术很快就将能够远程测定这些行星有没有大气层，甚至大气层的气体成分和温度，有无生命迹象等。

　　历史上最早被人类发现的系外行星是飞马座51b，这是一颗距离地球大约50光年远的所谓“热木星”，之所以有这么个名字，是因为它是一颗气态巨行星，类似木星，但是它距离恒星很近，公转周期只有4天，因此温度很高，就像一颗高温版本的木星。这颗系外行星是在1995年由瑞士科学家首先发现的。

　　20多年过去了，我们现在已经发现了超过3700颗系外行星，并且这个数字还在不断增长。而所有这些发现还只是搜寻了银河系中极小的一部分区域的结果。科学家们相信，在未来10年内，这个数字将达到数万颗。

　　科学家们是如何发现系外行星的？


　　开普勒望远镜的观测天区很小，集中在天鹅座区域，而此次TESS的观测区域将几乎覆盖整个夜空，比开普勒望远镜扩大400倍以上


人类不断更新换代，越来越强大的系外行星搜寻利器，我们已经走到了TESS这一步


新的时代，正在开启。伴随着TESS升空，我们的万里长征，已经走出了第一步

　　毫无疑问，设法对这些行星进行直接拍摄将能够获得最多，最丰富的信息，但是在技术上这很难做到。相反，大部分的系外行星都是通过间接的方法被发现的。

　　天文学家们最常用的两种间接探测系外行星的方法分别是“径向速度法”和“凌星法”。

　　径向速度法简单说就是：由于行星本身具有一定质量，它在围绕恒星运行的过程中会造成恒星发生轻微晃动，探测这种晃动就能反推恒星周围行星的存在，还能计算出行星的质量大小。

　　前文提到的飞马座51b，人类发现的第一颗系外行星就是借助这种方法在1995年发现的。在那之后，全球各地的望远镜借助这种方法已经发现了超过700颗系外行星。

　　但目前为止人类发现系外行星数量最多的方法却并非径向速度法，而是所谓凌星法。简单说，凌星法就是观测行星通过恒星前方时遮挡部分恒星光芒而反推其存在的方法，这种方法可以得知行星的直径大小。

　　美国宇航局2009年发射，现在已经接近退役的“开普勒”空间望远镜就是此类，这颗探测器单独就发现了超过2700颗系外行星，几乎占据了垄断地位，此番TESS望远镜很大程度上就是要接替开普勒望远镜的工作。

　　系外行星探测的未来前景如何？

　　新一代的探测设备即将开启。最先登场的就是TESS望远镜。它和开普勒望远镜最大的不同在于，开普勒望远镜只会盯住天鹅座附近一块固定的天区进行搜寻，而TESS将扫描几乎整个天区，观测范围将比它的前辈扩大400倍以上。

　　TESS将优先搜寻距离太阳较近的恒星周围存在的系外行星，并将这些行星作为其他更强大观测设备的观测目标，比如2020年将要升空的詹姆斯?韦伯空间望远镜。一旦作为哈勃空间望远镜的继任者的詹姆斯?韦伯空间望远镜顺利开始观测工作，那么它史无前例的观测能力将让我们直接观察到这些系外行星的大气状况，拍摄到它们的图像。

　　到目前为止，对于这些遥远的世界，我们还了解甚少，比如在那些世界里，存在生命吗？如果我们非常幸运，比如某个系外行星的大气中观察到氧气，二氧化碳和甲烷的迹象，那么这样的气体组合就会引起我们的很大兴趣，因为它非常强烈地暗示着那里存在生命现象的可能性。

　　但如果要想对遥远距离上，大小和地球相近的系外行星进行较为深入细致的观测，或许我们还要等待2020年代乃至2030年代之后更新一代，更强大的观测望远镜的升空。

　　伴随着TESS升空，我们的万里长征，已经走出了第一步。（晨风）