10月末、NASAが2009年3月に打ち上げたケプラー望遠鏡は運用を停止しました。 燃料がなくなったため、装置はそれなしでは機能しません-空間に配置する可能性はなく、これは空間を観察するために必要です。 ケプラーの業績については、彼らはハブレで多くのことを語ったので、私は自分自身を繰り返さないように非常に一生懸命努力します（まあ、少し）。 その代わりに、宇宙観測所が技術的にどのようなものであったか、およびケプラーチームが使用したソフトウェアの種類について説明します-受信データの処理を含めます。
この望遠鏡は何でしたか
ケプラーは、太陽系外惑星を検索する超高感度光度計を備えた軌道望遠鏡です。 同時に、ケプラーは約10万個の星を観測できました。 システムのタスクは、特定の星のグループを長時間観察することでした。 目標を達成するために、エンジニアは望遠鏡を特定のポイントで「狙った」状態に保つメカニズムを開発しました。
ケプラーはほぼそのようなフライホイールを使用しました。
このメカニズムの重要な要素は、構造全体の位置決めに役立つフライホイールでした。 これらは唯一の可動部品でした。 また、液体が少しありました-宇宙で望遠鏡の位置を変更するためにエンジンが使用した燃料。
仕様：
- 直径2.7 m、長さ-約4.7 m;
- 質量-1052.4 kg、そのうち478 kg-光度計、宇宙船-562.7 kg、11.7 kg-ヒドラジン燃料;
- ソーラーパネル-総面積10.2 m2。 バッテリーは2860個のセルで構成されており、110ワットの電力を生成できます。 エネルギー貯蔵は、20 A * hの容量のリチウムイオン電池を使用して実行されました。
- SSD-16 GB、60日間に収集されたデータ量が含まれ、情報は月に一度地球に送信されました。
測光器は42のCCDで構成され、合計解像度は95メガピクセルです。 この設計では、アレイの角に4つのCCDを追加して、より正確な制御を実現しています。 各マトリックスのサイズは5 x 2.5 cm、解像度は2200 x 1024ピクセルです。
内観
マトリックスからのデータは、飽和限界に達すると6秒ごとに取得され、その後、各ピクセルについて30分間オンボードコンピューターで合計されました。 ケプラーは430〜890 nmの通過帯域で観測しました。 彼は16 等級まで星を「見る」ことができました。
直径1.4メートルのメインミラーは、スマートフォン画面用の保護メガネを開発するCorningによって製造されました。 その技術により、ミラーの質量を大幅に削減することが可能になりました。 その結果、従来の素材で作られた同じサイズのミラーの質量のわずか14％になりました。
さまざまな要素について、動作温度は異なっていました。 したがって、望遠鏡の前にある非球面レンズであるシュミット補正器は、約-30°Cの温度で動作しました。 メインリアミラーは-11°Cで作動しました。 CCDマトリックスはより困難な状態でした-検出器ノイズを低減するために必要な-85 Cの温度で動作する必要がありました。 キャリブレーション中にダストカバーを閉じると、コンポーネントの温度はこの最低温度をわずかに上回りました。 宇宙空間の温度は十分に高いため、液化ガスを使用してデバイスを冷却する必要はありません。
ケプラーを誰がどのように制御しましたか？
装置の本部はコロラド大学ボルダード校の研究キャンパスにありました。 管理チームには、Ball Aerospace＆Technologiesの契約に従って、大気および宇宙物理学研究所の専門家が含まれていました。 研究所は作業計画を作成し、一次データを収集して配布しました。
プロジェクト予算は当初、デバイスの作成、発売、3.5年間の運用を含めて6億ドルと見積もられていました。 2012年、NASAは、プロジェクトに年間予算2000万ドルをかけて2016年まで資金を提供すると発表しました。
地球とのケプラーデータ交換
望遠鏡とのデータ交換は、週に2回、マイクロ波（7〜11.2 GHzの周波数スペクトル）を介して行われました。 科学者はコマンドを送信し、デバイスからデータを受信しました。 ただし、科学データは1か月に1回、マイクロ波チャネルでもダウンロードされましたが、スペクトルは26.5〜40 GHzです。 通信チャネルの幅は550 kB / sを超えませんでした。
装置のアンテナはしっかりと固定されていたため、地球と通信するには、軌道望遠鏡全体の空間内の位置を変更する必要がありました。 圧縮された情報を送信することでトラフィックを節約するために、データの一部がオンボードコンピューターによって分析されました。
ミッション中に収集されたテレメトリデータは、プロジェクトデータ管理センターにリダイレクトされました。 センターは、宇宙望遠鏡を使用して宇宙研究所にあります。 ハッブル宇宙望遠鏡を使用して研究を管理および実施するために、1981年にNASAによって設立された科学オペレーションセンターです。
通信セッション中に、ケプラーから科学データをダウンロードするには、次の操作を実行する必要がありました。
- DMC（Kepler Data Management Center、Kepler Data Management Center）からプライマリピクセル化ピクセルデータを取得します。
- 主要なデータを専用の分析アルゴリズムで処理して、各星の較正済みピクセルと光度曲線を取得します。
- 惑星（惑星が円盤を通過するときに星の明るさを変更する）トランジットサーチを実行して、惑星（しきい値超過またはTCEのイベント）を検出します。
- 惑星データの候補を検証して、誤検出を排除します。
目標と目的は何でしたか？
ケプラーの科学的目標は、望遠鏡の「ビジョン」の範囲内にある恒星系を研究することでした。 次のタスクが設定されました。
- 潜在的に居住可能なゾーンにある地球のような惑星の数を決定します。
- これらの惑星の軌道のサイズと形状の範囲を計算します。
- マルチスターシステムにある惑星の数を推定します。
- 短周期の巨大惑星の軌道サイズ、明るさ、直径、質量、密度の範囲を決定します。
- 見つかった各惑星系で追加のオブジェクトを検出します。
- 惑星系が発見された星の特性の研究。
ソフトウェアツール
ケプラーが地球に送信したデータを処理するために、次のソフトウェアツールが使用されました。
- Lightkurve -Lightkurve Pythonを使用すると、NASA Kepler、K2、およびTESSミッションで受信したピクセルやライトキューブなどの天体フラックスの時系列データを効果的に分析できます。 リンク
- PyKE-データの検証とスターライトカーブの抽出のためのコマンドラインツールキット。 リンク
- K2fov- 「ターゲットピクセル」のファイルをチェックし、隠されたライトキューブを強調表示するためのコマンドラインツールのセット。 リンク
- K2ephem-太陽系の移動体、小惑星または彗星が、システムの「視野」に入ることができるかどうかを確認します。 リンク
- K2flix-ターゲットピクセルファイルをビデオまたはアニメーションGIFに変換して、そのようなピクセルをすばやく簡単に評価できるようにします。 リンク
- K2mosaic-ターゲットピクセルファイルを広視野画像に変換します。 リンク
- Kadenza-一次データをFITSに変換し、天文学者に便利です。 リンク
開発者コミュニティは、すべての人が利用できるいくつかのツールを作成しました。 「 その他のソフトウェア 」ページで利用可能な補助ソフトウェアもあります。 また、NASAのWebサイトでは、ソフトウェアの完全なリストと、それがサービスを提供する目的を見つけることができます 。
作業結果-ショート
数年の間、望遠鏡は2245個の太陽系外惑星と2000以上の潜在的な太陽系外惑星を検出することができました。これらのデータは科学者によって検証されています。
実際、望遠鏡は非常に多くの情報を地球に送信したので、それを詳細に解析して分析するには数年かかります。
「ケプラー」は、星系、その進化と多様性についてのアイデアを大幅に拡大し、特に、地球のような惑星の存在が証明されました-初期の天文学者は惑星の特性についてのみ仮定を立てることができました。
次は？
ケプラー望遠鏡はTESS（Exiting Exoplanet Survey Satellite）に置き換えられました。 打ち上げは、SpaceX Falcon 9ロケットによって2018年4月18日に行われました。 TESSは、地球から300光年以内で最も明るい星を研究しています。 目標は、居住可能なゾーンに分類される岩石系太陽系外惑星の発見です。 合計で、12等級より明るいスペクトルクラスG、M、Rの約50万個の星を調査する予定です。 さらに、星空全体に散らばっている1,000人の近くの赤いd星が探検されます。