TESS 八周年：耗资 3.37 亿美元的搜寻先锋，为全球望远镜提供“坐标”

每隔13.7天，一艘大小如标准家用冰箱的航天器就会掠过地球，向深空网络（Deep Space Network）传输20吉比特的原始遥测数据。在这每两周一次的数据传输中，并没有高分辨率的照片。它几乎完全由光变曲线组成——一串串追踪我们最近恒星邻居的亮度测量数据。

八年来，凌日系外行星巡天卫星（TESS）一直执行着这一例行程序。该任务的预算严格控制在3.37亿美元，其定位从未是“主角”。相反，它充当着战略侦察机制，为旗舰级天文台（包括主要由欧洲支持的詹姆斯·韦布空间望远镜）提供搜寻大气层中水或甲烷所需的精确坐标。

P/2 轨道技巧

TESS于2018年搭乘SpaceX的猎鹰9号（Falcon 9）火箭发射升空——此前为了排查制导和导航故障而推迟了两天——它并没有进入标准的圆形轨道。为了在不耗尽推进剂储备的情况下保持对深空的无遮挡视野，工程师将其放置在“P/2”轨道上。

这一高度椭圆的轨道使卫星与月球保持2:1的共振。月球每绕地球运行一周，TESS正好绕地球运行两周。月球的引力有效地将航天器的运行路径锁定数十年，用轨道力学取代了昂贵的化学变轨修正。这是航天器首次使用这种特定的几何结构。

从这个稳定的观测点，由MIT林肯实验室（MIT Lincoln Laboratory）开发的四台定制广角相机对天空进行扫描。它们经过校准，能够探测到恒星亮度仅0.1%的下降。这种微小的变暗是行星从其宿主恒星前方经过的唯一信号。

系外行星的供应链

TESS代表了航天机构获取行星数据方式的结构性转变。其前身开普勒太空望远镜（Kepler）花费多年时间凝视狭窄的视线，证明了系外行星在统计学上是普遍存在的。而TESS的建造旨在扫描整个天区，专注于最近、最亮的恒星系统。

该项目的生存很大程度上依赖于NASA戈达德太空飞行中心（NASA Goddard）的Jeff Volosin将硬件严格控制在“探索者级”（Explorer-class）的资金上限内。3.37亿美元的成本仅为其服务的旗舰级望远镜的一小部分。作为任务副科学主管，MIT的Sara Seager完全围绕这种从属关系来定位TESS。这是在进行任何高端光谱分析之前必不可少的前置步骤。

如今，欧洲的天体物理学研究机构对这些每13.7天一次的数据包进行解析，以规划欧洲航天局（ESA）即将开展的PLATO和Ariel任务的观测时间表。行星特征分析的艰巨任务最终将由这些耗资数十亿欧元的平台完成，但它们的时间表是由这颗预算受限的侦察卫星所发现的坐标决定的。

欧洲和美国建造了巨型天文望远镜。它们只是依靠一颗处于月球共振轨道上的“冰箱”来告诉它们该指向何处。

来源

• 麻省理工学院 (MIT)
• NASA戈达德太空飞行中心
• MIT林肯实验室