Орбитальный телескоп Кеплер

Орбитальный телескоп НАСА Кеплер был запущен для поиска похожих на Землю планет, вращающихся вокруг других звезд. Он обнаружила более 2600 таких «экзопланет», в том числе многие, которые являются перспективными местами для существования жизни.

Орбитальный телескоп был назван в честь знаменитого немецкого астронома Иоганна Кеплера (1571-1630).

Основные даты

7 Марта 2009 года: Запуск;

13 мая 2009 года: «Кеплер» начинает свою миссию;

Декабрь 2011 года: НАСА объявляет, что Кеплер обнаружил первую планету, Кеплер-22b, в обитаемой зоне звезды за пределами нашей Солнечной системы;

30 октября 2018 года: НАСА объявляет, что у Кеплера закончилось топливо и он будет выведен на свою текущую орбиту.

Основные цели телескопа Кеплер

Кеплер был оборудован для поиска планет размером от половины до двух размеров Земли (земных планет) в обитаемой зоне их звезд, где жидкая вода могла бы существовать в естественном состоянии на поверхности планеты.

Его научные цели включали определение численности этих планет и распределение размеров и форм их орбит, оценку количества планет и определение свойств звезд, имеющих планетные системы.

Кеплер обнаружил планеты, наблюдая транзиты, или крошечные провалы в яркости звезды. Они происходят, когда планета проходит перед звездой.

Космический аппарат представлял собой в основном один прибор — специально спроектированный телескоп с апертурой 1 метр в диаметре и матрица датчиков изображения с космическим аппаратом, построенным вокруг него. Диаметр зеркала телескопа составлял 1,4 метра, одно из самых больших зеркал за пределами земной орбиты.

Телескоп был разработан для мониторинга около 100 000 звезд главной последовательности в течение 3,5 лет.

Kepler
by tashtego
on Sketchfab

Обнаружение экзопланет

Телескоп Кеплер был запущен 7 марта 2009 года на начальную орбиту 185 × 185 км с наклоном 28,5º вокруг Земли. После отработки первой ступени вторая ступень вывела «Кеплер» на траекторию выхода на солнечную орбиту, в конечном итоге выйдя в гелиоцентрическую орбиту на 0,97×1,041 а.е. с наклоном 0,5º к солнечной эклиптике.

Для улучшения разрешения 23 апреля был оптимизирован фокус телескопа, сдвинув основное зеркало на 40 микрометров и наклонив его на 0,0072º.

Менее чем через месяц, 13 мая, телескоп Кеплер завершил пусконаладочные работы и приступил к выполнению своей миссии. В течение первых шести недель своей работы он обнаружил 5 экзопланет: Кеплер 4b, 5b, 6b, 7b и 8b о которых НАСА объявило в январе 2010 года.

В апреле 2010 года ученые опубликовали результаты, которые показали, что Кеплер обнаружил первую подтвержденную планетную систему с более чем одной планетой, проходящей через одну и ту же звезду, Кеплер-9. Это открытие было сделано в результате исследования более 156 000 звезд в течение 7 месяцев.

Планетная система, обращающаяся вокруг желтого карлика Кеплер-11, расположенного примерно в 2 000 световых годах от Земли, включала в себя шесть планет. В феврале 2011 года НАСА объявило, что эти планеты больше Земли, причем самые крупные из них сравнимы по размеру с Ураном и Нептуном.

В сентябре 2011 года было объявлено об открытии планеты Кеплер-16b, вращающейся вокруг двух звезд, где можно наблюдать двойной закат, очень похожий на вымышленную планету Татуин, изображенную в фильме «Звездные войны». В декабре 2011 года НАСА объявило, что телескоп обнаружил свою первую планету, Керлер-22b, в обитаемой зоне звезды.

Основываясь на данных, собранных Кеплером, ученые смогли объявить в январе 2013 года, что около 17% звезд (около одной шестой) имеют планету размером с Землю на орбите ближе, чем Меркурий к нашему Солнцу. Учитывая, что Млечный Путь имеет около 100 млрд звезд, это предполагает, по крайней мере, 40 млрд миров размером с Землю в нашей галактике. 

Проблемы с телескопом Кеплер

После двух коротких перерывов в безопасном режиме в мае 2013 года было обнаружено, что одно из четырех реактивных колес космического аппарата (№4) вышло из строя. Учитывая, что одно из колес отказало в июле 2012 года, а по меньшей мере, три колеса были необходимы для точного наведения телескопа, была выражена обеспокоенность тем, что миссия может быть поставлена под угрозу.

После этого события Кеплер работал в режиме покоя точки (PRS) — где космический аппарат использовал двигатели и солнечное давление для управления наведением. В это время ученые разработали способ реактивации колес, необходимых для точного наведения космического аппарата.

15 августа 2013 НАСА официально объявило, что прекращает усилия по полному восстановлению Кеплер. Агентство запросило у общественности предложения о том, как переформатировать новую миссию «Кеплера» с учетом ее очевидных ограничений.

В этот период в октябре 2013 года, ученые объявили, что они окончательно идентифицировали первую каменистую планету размером с Землю — Kepler-78b. Она обращается вокруг своей звезды за 8,5 лет. Это делает ее очень горячей планетой. Более позднее объявление в апреле 2014 года подтвердило открытие первой планеты размером с Землю — Kepler-186f в обитаемой зоне звезды.

Возобновление Миссии Кеплера

В конце 2013 года команда Кеплера предложила новую миссию, известную как K2 (Second Light), используя два оставшихся реактивных колеса для исследования более мелких и тусклых красных карликов.

Определение миссии по предложению K2 продолжалось в 2014 году. Эта миссия была одобрена НАСА в мае 2014 года и сбор данных начался 30 мая. И вот к январю 2015 года Кеплер обнаружил 1004 подтвержденных экзопланеты примерно в 400 звездных системах.

2 мая 2017 года астрономы зафиксировали орбитальный период самой внешней планеты в знаменитой системе ТРАППИСТ-1. Система из семи планет размером с Землю. Эти данные подтверждали теорию о том, что планеты, вероятно, мигрировали внутрь во время формирования системы.

На 14 декабря 2017 в системе Кеплер-90 была найдена восьмая планета. Все планеты находятся ближе к своей звезде, чем Земля к нашему Солнцу. Открытие было сделано с использованием моделирования и обработки данных на мощных компьютерах.

В январе 2018 года была обнаружена планетная система из 4 планет с мирами размером с Нептун. Позднее была открыта пятая планета в системе.

Завершение миссии телескопа Кеплер

30 октября 2018, после 9 лет в исслеований, НАСА объявило, что у Кеплер закончилось топливо. Орбитальный телескоп был выведен на безопасную орбиту, подальше от Земли.

Кеплер оставил после себя наследие из более чем 2600 открытий планет за пределами нашей Солнечной системы, многие из которых могут быть многообещающими местами для жизни.

Руководитель миссии Кеплера Уильям Боруки сказал:

«Когда мы начали задумывать эту миссию 35 лет назад, мы не знали ни одной планеты за пределами нашей Солнечной системы. Теперь, когда мы знаем, что планеты есть везде, Кеплер поставил нас на новый курс, который дал начало для будущих поколений исследовать нашу галактику.»