開普勒望遠鏡該讓位了。作為天文物理探索者計畫的一部分，美國NASA最近批准了兩項新的任務。
這些項目源自於 2012 年提交的四項提案。其中最受期待、最引人注目的任務是凌日系外行星巡天衛星 (TESS)。
計劃於2017年發射的TESS將採用凌日法搜尋系外行星，透過尋找行星凌日時恆星亮度出現的微弱下降來探測。此方法與2009年發射的開普勒望遠鏡目前採用的方法相同。與克卜勒不同，開普勒持續觀測銀河系平面上天鵝座、武仙座和天琴座方向的特定區域，而TESS將是首顆專門用於全天域系外行星探測的衛星。
這項任務將由太空望遠鏡科學研究所、麻省理工學院林肯實驗室、美國太空總署戈達德太空飛行中心、軌道科學公司、哈佛-史密森天文物理中心和麻省理工學院卡弗里天文物理與太空研究所（MKI）合作完成。
TESS 將搭乘軌道科學公司的 Pegasus XL 火箭從洛克希德 L-1011 飛機的機身釋放，該系統也曾於 2008 年部署 IBEX，並於 2012 年部署 NuSTAR。美國太空總署的界面區域成像光譜儀 (IRIS) 也將於今年夏季 6 月使用 Pegasus XL 火箭發射升空。
「TESS將進行首次太空全天凌日巡天觀測，其覆蓋範圍是以往任何任務的400倍。它將在太陽系附近發現數千顆新行星，尤其關注大小與地球相當的行星，」MKI高級研究員喬治·里克爾說。
TESS將利用四台廣角望遠鏡完成觀測任務。其搭載探測器的有效解析度為1.92億像素。 TESS的預定任務週期為兩年。與位於地球後方日心軌道上的克卜勒望遠鏡不同，TESS將在近地軌道（LEO）的橢圓軌道上運行。
TESS將觀測約200萬顆亮度高於12等的恆星，其中包括1000顆距離我們最近的紅矮星。 TESS不僅將擴充不斷增長的系外行星目錄，而且有望發現軌道周期更長的行星。
凌日法的一個難題是，它有利於發現軌道周期較短的行星，因為從太空中的特定位置更容易觀測到這些行星凌日現象。
TESS 也將是開普勒望遠鏡向未來擬建的系外行星搜索平台過渡的合理選擇。 TESS 還將發現可進一步研究的候選目標，例如將於 2018 年發射的詹姆斯韋伯太空望遠鏡和位於智利拉西拉天文台的高精度徑向速度行星搜尋器 (HARPS) 光譜儀。
計畫於2017年發射的還有中子星內部成分探測器（NICER），它將安裝在國際太空站外部。 NICER將利用56台望遠鏡組成的陣列來收集和研究來自中子星的X射線。 NICER將專注於研究一種被稱為毫秒脈衝星的特定中子星亞類。這些X射線望遠鏡採用嵌套式玻璃殼結構，看起來像洋蔥的層層嵌套。
在X射線波段觀測脈衝星將為科學家提供對其內部運作和結構的重要資訊。國際太空站為進行此類科學研究提供了獨特的視角。與阿爾法磁譜儀（AMS-02）一樣，NICER的功率需求決定了它不能作為自由飛行衛星運作。此外，X射線天文學研究也必須在地球大氣層之外進行，以避免其對觀測結果的干擾。
NICER將作為外部有效載荷搭載在國際太空站快運物流運輸船上。這些非加壓平台用於進行必須直接暴露於太空環境的實驗。
與NICER協同運作的另一個引人入勝的項目是SEXTANT，即X射線計時與導航技術太空站探測器。該計畫旨在測試毫秒脈衝星在行星際導航中的精度。
「脈衝星是極其可靠的天體時鐘，能夠提供高精度計時，就像由26顆衛星組成的軍用全球定位系統（GPS）所提供的原子訊號一樣，」美國太空總署戈達德太空飛行中心的科學家扎文·阿祖曼尼安說道。依靠這套系統進行星際旅行的主要困難在於，訊號會隨著距離地球的增加而逐漸減弱。
「另一方面，脈衝星幾乎可以在所有可能的飛行狀態下觀測到，從近地軌道到行星際和最深空，」NICER/SEXTANT首席研究員基思·根德羅說。
NICER 和 TESS 都延續了 NASA 天體物理探測計劃的悠久傳統，該計劃可以追溯到 1958 年發射的「探測者 1 號」。這是美國於 1958 年發射的第一顆衛星。 「探測者 1 號」發現了環繞地球的範艾倫輻射帶。
「探索者計劃在部署真正具有創新性的任務以研究空間科學領域一些最令人興奮的問題方面，擁有悠久而輝煌的歷史，」美國宇航局科學副局長約翰·格倫斯菲爾德表示。 「透過這些任務，我們將透過研究中子星來了解物質的最極端狀態，並將識別出許多位於宜居帶且擁有岩質行星的鄰近恆星系統，以便利用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡等望遠鏡進行進一步研究。”
當然，格倫斯菲爾德指的是圍繞紅矮星運行的行星，TESS探測器將以它們為目標。預計這些行星的宜居帶比太陽系更靠近其主星。麻省理工學院的科學家甚至提出，人類在遙遠的未來造訪的首批系外行星或許正是由TESS所發現的。該探測器還可能發現未來進行後續光譜分析的目標，這是未來50年內發現系外行星上是否存在外星生命的最佳機會。我們可以想像，如果在遙遠星球的光譜中偵測到我們所知的生命特有化學物質，例如葉綠素，將會帶來多麼令人興奮的景象。更令人擔憂的是，在系外行星大氣層中探測到鈽等合成元素可能意味著我們已經發現了它們……但可惜的是，為時已晚。
但令人欣慰的是，這兩個計畫都將啟動，這對太空探索來說無疑是個令人興奮的時刻。或許有一天，人類探險家真的會造訪TESS發現的那些星球…並運用SEXTANT開創的導航技術來實現這一目標！
本文經《今日宇宙報》授權轉載。
