Osiem lat misji TESS: wart 337 mln dolarów łowca egzoplanet wspiera światowe obserwatoria

Co 13,7 dnia statek kosmiczny wielkości standardowej lodówki kuchennej zbliża się do Ziemi i przesyła 20 gigabitów surowej telemetrii do sieci Deep Space Network. W tej dwutygodniowej dostawie nie ma zdjęć o wysokiej rozdzielczości. Składa się ona niemal wyłącznie z krzywych blasku – niekończących się ciągów pomiarów jasności, śledzących naszych najbliższych gwiezdnych sąsiadów.

Przez osiem lat satelita Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) realizował dokładnie tę procedurę. Zrealizowana przy sztywnym budżecie wynoszącym 337 milionów dolarów misja nigdy nie miała być głównym wydarzeniem. Zamiast tego działa jako strategiczny mechanizm rozpoznawczy, dostarczający precyzyjnych współrzędnych, których flagowe obserwatoria – w tym wspierany w dużej mierze przez Europę Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba – potrzebują do poszukiwania wody lub metanu w atmosferze.

Orbitalny trik P/2

Kiedy TESS wystartował w 2018 roku na pokładzie rakiety SpaceX Falcon 9 – po dwudniowym opóźnieniu spowodowanym usuwaniem usterki w systemie naprowadzania i nawigacji – nie wszedł na standardową orbitę kołową. Aby utrzymać niezakłócony widok na przestrzeń kosmiczną bez wyczerpywania rezerw paliwa, inżynierowie umieścili go na orbicie typu „P/2”.

Ta wysoce eliptyczna trajektoria zapewnia satelicie rezonans 2:1 z Księżycem. Na każdy obieg Księżyca TESS okrąża Ziemię dokładnie dwa razy. Grawitacja Księżyca skutecznie blokuje ścieżkę statku na dziesięciolecia, zastępując kosztowne chemiczne korekty kursu mechaniką orbitalną. Był to pierwszy raz, kiedy tak specyficzna geometria została wykorzystana dla statku kosmicznego.

Z tego stabilnego punktu obserwacyjnego cztery specjalnie zaprojektowane kamery szerokokątne, opracowane przez MIT Lincoln Laboratory, przeszukują niebo. Są skalibrowane tak, aby wykryć spadek jasności gwiazdy o zaledwie 0,1 procent. To minimalne pociemnienie jest jedynym śladem planety przechodzącej przed swoją gwiazdą macierzystą.

Łańcuch dostaw dla egzoplanet

TESS stanowi zmianę strukturalną w sposobie, w jaki agencje kosmiczne pozyskują dane planetarne. Jego poprzednik, Kepler, spędził lata, wpatrując się w wąski wycinek nieba, aby udowodnić, że egzoplanety są statystycznie powszechne. TESS został zbudowany, aby skanować całą sferę, koncentrując się wyłącznie na najbliższych i najjaśniejszych układach.

Przetrwanie projektu w dużej mierze zależało od Jeffa Volosina z NASA Goddard, który utrzymał wydatki na sprzęt ściśle w ramach limitu finansowania klasy „Explorer”. Przy budżecie 337 milionów dolarów kosztuje ułamek tego, co flagowe teleskopy, które wspiera. Sara Seager z MIT, zastępczyni dyrektora naukowego misji, oparła strategię TESS właśnie na tej zależności. Jest to obowiązkowy krok wstępny, zanim będzie mogła nastąpić jakakolwiek wysokiej klasy analiza spektralna.

Dziś europejskie instytuty astrofizyczne analizują te 13,7-dniowe zrzuty danych, aby planować harmonogramy obserwacji dla nadchodzących misji ESA: PLATO oraz Ariel. Trud związany z charakterystyką planet ostatecznie spadnie na te warte miliardy euro platformy, ale ich harmonogramy są dyktowane przez współrzędne znalezione przez budżetowy zwiad.

Europa i USA zbudowały potężne instrumenty optyczne. Polegają jedynie na lodówce znajdującej się w rezonansie księżycowym, która mówi im, w którą stronę je skierować.

Źródła

• Massachusetts Institute of Technology (MIT)
• NASA Goddard Space Flight Center
• MIT Lincoln Laboratory