开普勒太空望远镜"退休"：九年揭示宇宙隐藏数十亿颗行星

▲不要温和地走进那个良夜，来自TESS推特。

10月30日，美国航空航天局（NASA）宣布，在进行了九年的深空探测之后，由于燃料耗尽，开普勒空间望远镜将进入“退休”状态。

这台太空望远镜在绕行太阳的轨道上采集了大量数据，揭示出宇宙中可能隐藏着数十亿颗行星——甚至可能比恒星的数量还多。

如今，开普勒太空望远镜已经耗尽了进一步探索所需的燃料。NASA决定将它留在目前安全的轨道上，远离地球。在9年多时间里，它发现了超过2650颗系外行星，也就是说将近70%的系外行星是由开普勒望远镜发现的，其中许多有着孕育生命的潜力。

▲截止目前，确认的系外行星，共有3791颗。

2009年3月6日，开普勒空间望远镜发射升空，耗资6亿美元，结合了测量恒星亮度的尖端技术与当时用于外太空观测的最大的数码相机。

开普勒望远镜最初的工作是在天鹅座一片恒星扎堆的区域内对大约15万颗恒星进行连续观测，这是它首次对银河系的行星进行调查，并成为NASA首个探测其他恒星适居带中类地行星的任务。

“作为NASA第一个行星猎手任务，开普勒太空望远镜是发现系外行星最多的望远镜，已远远超出了我们的预期，并且为我们探索和寻找太阳系及其他地方的生命铺平了道路，”NASA科学任务理事会副主任托马斯·楚比兴（Thomas Zurbuchen）说，“它不仅向我们展示了宇宙中可能存在多少颗行星，而且启发了一个全新而又坚实的研究领域，在科学界内掀起了一场风暴。它的发现使我们认识到了自己在宇宙中的地位，并且照亮了星空中种种令人着迷的谜团和可能性。”

开普勒太空望远镜使我们开始认识到银河系中存在的行星多样性。最近对开普勒望远镜数据的分析得出结论，夜空中可见的恒星中，有20%到50%可能具有较小的行星，可能是与地球体积类似的岩石行星，并且很可能位于与母恒星距离适中的适居带中。这意味着它们的表面上可能存在液态水，而液态水是我们已知组成生命的重要成分。

开普勒任务主要是通过观测恒星的光度，检测是否有行星凌星（以凌日的方法检测行星）现象来搜寻行星。

“开普勒任务基于一种非常创新的设计。在进行这类科研工作时，这是一种非常聪明的方法，”NASA喷气动力实验室天文学和物理学主任、在开普勒任务期间担任过项目经理的莱斯利·丽芙赛（Leslie Livesay）说，“肯定存在挑战，但开普勒任务拥有一支非常有才华的科学家和工程师团队，他们克服了这些挑战。”

在开普勒太空望远镜发现的行星中，最常见的大小是介于地球和海王星之间，这样的行星在太阳系中并不存在。这些行星还要很多值得我们探索的地方。开普勒望远镜还发现了许多拥挤的行星系统，在某些情况下，围绕母恒星轨道运行的行星数量之多，使我们所处的内太阳系看起来相当稀疏。

“当我们35年前开始构思这个任务时，我们对太阳系以外的行星一无所知，”开普勒任务的创始首席研究员、如今已从NASA艾姆斯研究中心退休的威廉·博鲁茨基（William Borucki）说，“现在我们知道到处都有行星，开普勒望远镜已经为我们开辟了一条新的路线，路线中充满了对后来者探索银河系的希望。”

当开普勒任务进行到第四年（2013年），在完成主要任务目标之后，机械故障使观测暂时中止。任务团队设计了一个维修方案，将望远镜的视野大约每三个月更换一次。这使开普勒任务得以延续，新的任务阶段被称为“K2”，持续时间与第一次任务同样长，并且将望远镜所观测的恒星数量提高到了50万颗。

▲一张太阳系外行星探索计划图，包括现在和将来的。

对如此众多的恒星进行观测，使科学家能够更好地理解恒星行为和性质，这是研究围绕它们运行的行星的关键信息。

利用开普勒任务数据对恒星进行的新研究也进一步推动了天文学其他领域的发展，比如银河系的历史和超新星的爆发。超新星常被用于研究宇宙膨胀的速度。扩展任务“K2”在获得数据后也很快向公众和科学界开放，使研究者能以令人难以置信的速度取得新发现，也为其他任务树立了高标准。据估计，科学家将花费十年或更长时间在开普勒留下的数据宝库中寻找新的发现。

2018年7月7日，NASA开普勒团队的报告称，开普勒望远镜燃料即将耗尽，NASA将开普勒置于类似于冬眠状态（无燃料使用下的安全模式），以备下载最新观测到的科学数据。一旦数据下载完成，NASA期望开普勒剩余的燃料开展下一个观测活动，当时预计开普勒望远镜的燃料将在几个月内耗尽。

“我们知道，开普勒望远镜的退休并不是它发现成果的结束，”NASA艾姆斯研究中心的开普勒项目科学家杰西·多森（Jessie Dotson）说，“我对我们的数据中尚未被发现的各种结果，以及未来的任务将如何利用这些成果感到兴奋。”截至10月29日，开普勒太空望远镜共探测到2681颗系外行星，另有2899颗候选行星有待确认。

在开普勒太空望远镜退休之前，科学家将它的潜力推到极限。即使在收到燃料过低的初次警告之后，科学家还是成功完成了多次观测活动，并下载了有价值的科学数据。

退役后的开普勒望远镜，将停留在绕太阳系轨道，周期性地经过地球，但最近距离不小于1百万英里。

▲凌日系外行星巡天卫星（简称TESS）

最新的数据来自“第19次观测”（Campaign 19），将作为凌日系外行星巡天卫星（Transiting Exoplanet Survey Satellite，简称TESS）所采集数据的补充。

TESS是NASA最新的“行星猎手”，也是“探索者计划”的一部分，于今年4月发射升空。TESS以开普勒望远镜的数据为基础，利用4台先进的相机，对邻近地球的约20万颗最亮和最近的恒星进行扫描，研究围绕它们运行的行星。这些行星将成为未来詹姆斯·韦伯太空望远镜及其他太空或地面望远镜的研究对象，或许人类将从中发现外星生命的迹象。

凌星系外行星巡卫星(TESS)，搜寻未发现的太阳系外行星，对我们太阳系周围最亮且近邻约20万颗恒星进行搜索，每天会产生大约27GB数据，相当于每两周向地球传回约6500首歌曲文件。

这些数据首先会由深空网络传回到位于硅谷的NASA艾密斯研究中心，这里有一个科学处理运行中心（Science Processing Operations Center，SPOC）。

NASA艾姆斯研究中心的昴星团超级计算机，是世界上功能最强的计算机系统之一，它有能力在3到5天里处理TESS每两周近100亿像素的海量数据，这样的节奏使得SPOC能够跟上TESS的数据输入量。

编辑：李晨琰
责任编辑：许琦敏

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