Космический телескоп «Кеплер¶

Космический телескоп «Кеплер» — орбитальная обсерватория, запущенная Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) 7 марта 2009 года. Аппарат был предназначен для поиска экзопланет, то есть планет, обращающихся вокруг других звёзд, методом транзитной фотометрии. Миссия завершила работу 15 ноября 2018 года, когда телескоп исчерпал запасы топлива.

¶История и цели

Проект «Кеплер» был разработан в рамках программы NASA Discovery. Название телескоп получил в честь немецкого астронома Иоганна Кеплера, сформулировавшего законы движения планет. Основной целью миссии являлось определение частоты встречаемости планет земного типа в обитаемой зоне — области вокруг звезды, где условия допускают существование жидкой воды на поверхности планеты.

Для выполнения задачи телескоп непрерывно наблюдал за одним участком неба в созвездиях Лебедя и Лиры. Выбор области объяснялся её удалённостью от плоскости эклиптики, что обеспечивало минимальное влияние солнечных зайчиков на оптику, а также большим количеством звёзд, сравнимых по характеристикам с Солнцем.

¶Устройство и принцип работы

Аппарат представлял собой фотометр с апертурой 0,95 метра и полем зрения около 115 квадратных градусов. Главное зеркало было изготовлено из стеклокерамики с низким коэффициентом теплового расширения. В отличие от большинства телескопов, «Кеплер» не строил изображений в привычном понимании: свет от 170 000 звёзд одновременно попадал на матрицу из 42 ПЗС-сенсоров общей разрешающей способностью 95 мегапикселей.

Метод транзитной фотометрии основан на регистрации периодического ослабления блеска звезды при прохождении планеты по её диску. Для подтверждения кандидатов требовалось зафиксировать не менее трёх транзитов, что определяло минимальную продолжительность наблюдений за одной областью — около 3,5 лет.

¶Ключевые результаты

За время работы телескоп обнаружил 2662 подтверждённые экзопланеты, а также более 2000 кандидатов, ожидающих подтверждения. Среди важнейших открытий:

• Планета Kepler-186f — первая подтверждённая планета земного размера в обитаемой зоне своей звезды.
• Система Kepler-444, содержащая пять планет возрастом около 11,2 миллиарда лет, что указывает на формирование планет в ранней Вселенной.
• Планета Kepler-16b, обращающаяся вокруг двойной звезды, что подтвердило возможность существования планет в кратных системах.
• Открытие большого количества суперземель и мини-нептунов — классов планет, отсутствующих в Солнечной системе.

Статистический анализ данных «Кеплера» позволил учёным заключить, что в среднем каждая звезда галактики Млечный Путь имеет как минимум одну планету, а около 20 % звёзд могут обладать планетами земного типа в обитаемой зоне.

¶Технические проблемы и продолжение миссии

В июле 2012 года отказал один из четырёх маховиков системы ориентации, а в мае 2013 года — второй. Потеря двух маховиков сделала невозможным точное наведение телескопа на исходный участок неба, и основная миссия была завершена. Инженеры разработали альтернативный метод стабилизации аппарата с использованием давления солнечного света, что позволило продолжить наблюдения в рамках расширенной миссии K2, стартовавшей в 2014 году.

Миссия K2 вела наблюдения в плоскости эклиптики, последовательно исследуя различные участки неба в течение примерно 80 дней каждый. За это время было открыто более 300 подтверждённых экзопланет, а также проведены наблюдения комет, астероидов, сверхновых и других объектов.

¶Наследие

Данные «Кеплера» стали основой для множества последующих исследований и подготовки новых миссий, в том числе транзитного спутника для исследования экзопланет (TESS), запущенного в 2018 году. Архив данных телескопа остаётся открытым для научного сообщества и продолжает использоваться для открытия новых планет и изучения звёздной астрофизики.