Восемь лет TESS: как спутник стоимостью 337 миллионов долларов снабжает данными телескопы всего мира

Каждые 13,7 суток космический аппарат размером со стандартный кухонный холодильник приближается к Земле и передает 20 гигабит необработанной телеметрии в систему дальней космической связи Deep Space Network. В этой порции данных, приходящей раз в две недели, нет фотографий высокого разрешения. Она почти полностью состоит из кривых блеска — бесконечных последовательностей измерений яркости, отслеживающих наших ближайших звездных соседей.

Уже восемь лет спутник Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) выполняет эту работу по заданному графику. Миссия, реализованная в рамках строгого бюджета в 337 миллионов долларов, никогда не задумывалась как главное событие. Она функционирует как стратегический механизм разведки, предоставляя точные координаты, необходимые флагманским обсерваториям — включая James Webb Space Telescope, значительную долю финансирования которого обеспечили европейские партнеры, — для поиска атмосферной воды или метана.

Орбитальный маневр P/2

Когда TESS был запущен в 2018 году на ракете SpaceX Falcon 9 — после двухдневной задержки для устранения неполадок в системе навигации и управления, — он не вышел на стандартную круговую орбиту. Чтобы обеспечить беспрепятственный обзор глубокого космоса и не расходовать запасы топлива, инженеры вывели аппарат на орбиту типа «P/2».

Эта высокоэллиптическая траектория обеспечивает спутнику резонанс 2:1 с Луной. На каждый виток Луны вокруг Земли приходится ровно два витка TESS. Гравитация Луны фактически фиксирует траекторию космического аппарата на десятилетия вперед, заменяя дорогостоящие химические корректировки курса законами небесной механики. Это был первый случай использования такой геометрии для космического аппарата.

С этой стабильной точки обзора четыре специализированные широкоугольные камеры, разработанные в Lincoln Laboratory при MIT, сканируют небо. Они откалиброваны для обнаружения падения яркости звезды всего на 0,1 процента. Это незначительное снижение интенсивности света является единственным признаком того, что планета проходит на фоне своей звезды.

Цепочка поставок данных об экзопланетах

TESS представляет собой структурный сдвиг в том, как космические агентства получают данные о планетах. Его предшественник, Kepler, потратил годы на изучение узкого сектора неба, чтобы доказать, что экзопланеты статистически распространены. TESS был создан для обзора всего неба, сосредоточившись исключительно на ближайших и самых ярких системах.

Выживание проекта во многом зависело от того, что Джефф Волосин из NASA Goddard жестко удерживал стоимость оборудования в рамках лимита финансирования для миссий класса «Explorer». При стоимости в 337 миллионов долларов он обходится в малую долю от бюджета флагманских телескопов, которые он обслуживает. Сара Сигер из MIT, заместитель научного руководителя миссии, выстроила работу TESS полностью вокруг этой зависимости. Это обязательный предварительный этап, без которого невозможно проведение высокоточного спектрального анализа.

Сегодня европейские астрофизические институты обрабатывают эти массивы данных, поступающие каждые 13,7 суток, для планирования графиков наблюдений предстоящих миссий ESA — PLATO и Ariel. Основная работа по характеристике планет в конечном итоге ляжет на эти многомиллиардные платформы, но их графики определяются координатами, найденными бюджетным разведчиком.

Европа и США построили мощные инструменты. Но они полностью зависят от «холодильника», находящегося в лунном резонансе, который указывает им, куда именно следует направить свои взоры.

Источники

• Массачусетский технологический институт (MIT)
• Центр космических полетов имени Годдарда (NASA Goddard)
• Лаборатория Линкольна при MIT