stringtranslate.com

ХЕОПС

ХЕОПС ( CH , характеризующий спутник Ex OP lanets ) — европейский космический телескоп . Его цель — определить размер известных внесолнечных планет , что позволит оценить их массу, плотность, состав и процесс их образования. Запущенная 18 декабря 2019 года, это первая миссия малого класса в научной программе ЕКА Cosmic Vision . [13]

Небольшой спутник оснащен оптическим телескопом Ричи-Кретьена с апертурой 30 см, установленным на стандартной небольшой спутниковой платформе. Он был выведен на солнечно-синхронную орбиту высотой около 700 км.

Обзор науки

К концу 2010-х годов были открыты тысячи экзопланет ; [14] у некоторых есть измерения минимальной массы с помощью метода лучевых скоростей, в то время как у других, которые, как видно, проходят транзитом через свои родительские звезды, есть измерения их физического размера. Лишь немногие экзопланеты на сегодняшний день имеют высокоточные измерения как массы, так и радиуса, что ограничивает возможность изучения разнообразия объемной плотности , которое могло бы дать представление о том, из каких материалов они сделаны, и об истории их формирования. [15]

При запланированной продолжительности миссии в 3,5 года CHEOPS должен измерить размер известных транзитных экзопланет, вращающихся вокруг ярких и близких звезд, [16] , а также найти предсказанные транзиты экзопланет, ранее обнаруженных по лучевой скорости. Ученые, стоящие за проектом, ожидают, что эти хорошо изученные транзитные экзопланеты станут главными целями для будущих обсерваторий, таких как космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) или чрезвычайно больших телескопов . [17]

В 2023 году миссия была продлена до 2026 года. Ожидается, что в ходе расширенной миссии CHEOPS также будет заниматься поиском экзолунов. [1]

История

До запуска

Зеркало ХЕОПСА

CHEOPS , организованный в рамках партнерства Европейского космического агентства (ЕКА) и Швейцарского космического управления , был выбран в октябре 2012 года из 26 предложений в качестве первой космической миссии S-класса («малой») в программе ESA Cosmic Vision . [16] ЕКА является разработчиком миссии и отвечает за закупку космических кораблей и возможностей запуска. Проект возглавляет Центр космоса и обитаемости Бернского университета , Швейцария, при участии других швейцарских и европейских университетов. Главным исследователем научного инструмента является Вилли Бенц из Бернского университета , а главным научным сотрудником ЕКА является Кейт Исаак . После этапа конкурса строителем космического корабля была выбрана испанская компания Airbus Defence and Space . [7] [18] Стоимость миссии ЕКА ограничена 50 миллионами евро. [7] За оптическую обработку первичного оптического элемента отвечала компания Media Lario Srl (Италия). [19]

Запуск

CHEOPS запущен на борту ракеты- носителя «Союз-АТ» 18 декабря 2019 года в 08:54:20 UTC из Центра пространственных гайанских островов (CSG) в Куру , Французская Гвиана . [6] [20] «Хеопс» отделился через два часа и 23 минуты после старта. [21] Основной полезной нагрузкой был первый спутник группировки COSMO-SkyMed второго поколения ASI , CSG 1. На ракете-носителе также были развернуты три спутника CubeSat , включая OPS- SAT ЕКА . [13] ХЕОПС вышел на солнечно-синхронную полярную орбиту высотой 712 км (442 мили) .

Первый свет

После открытия крышки телескопа 29 января 2020 года [22] ХЕОПС сделал свое первое световое изображение 7 февраля 2020 года. В центре изображения находится звезда HD 70843, желто-белая звезда, расположенная примерно в 150 световых годах от нас. Звезда была выбрана из-за ее яркости и положения на небе. Звезды на изображении размыты, как и предполагалось. Расфокусированное зеркало распределяет свет звезды по многим пикселям детектора, делая измерения звездного света более точными. [23] Первые световые изображения оказались лучше, чем ожидалось по результатам лабораторных испытаний. Изображения были более гладкими и симметричными, что могло уменьшить шум , создаваемый детектором и космическим кораблем. [24]

В апреле 2020 года телескоп начал научную работу. [25] Результаты см. ниже.

Конструкция космического корабля

Спутник имеет размеры примерно 1,5 × 1,5 × 1,5 м (4 фута 11 дюймов × 4 фута 11 дюймов × 4 фута 11 дюймов) и шестиугольную конструкцию основания. Спутниковая шина космического корабля CHEOPS создана на базе платформы SEOSAT . [11]

Солнцезащитный козырек

Солнцезащитный козырек , установленный на платформе, защищает радиатор и корпус детектора от солнца, а также оснащен солнечными панелями для подсистемы электропитания. Солнцезащитный козырек охватывает шестиугольную шину. [11]

Система управления ориентацией и орбитой (AOCS)

Система управления стабилизирована по 3 осям , но надир заблокирован, гарантируя, что одна из осей космического корабля всегда направлена ​​на Землю . На каждом витке космический корабль будет медленно вращаться вокруг прямой видимости телескопа, чтобы радиатор фокальной плоскости был ориентирован в сторону холодного космоса, обеспечивая пассивное охлаждение детектора. Типичная продолжительность наблюдения составит 48 часов. Во время типичного 48-часового наблюдения CHEOPS будет иметь стабильность наведения более восьми угловых секунд с достоверностью 95%. [11] [26]

Приборная система CHEOPS (СНГ)

Детектор, вспомогательная электроника, телескоп, внутренняя оптика, приборный компьютер и оборудование терморегуляции известны под общим названием «Система приборов CHEOPS» (CIS). Требуемая фотометрическая точность будет достигнута с использованием детектора с зарядовой связью (CCD) с одиночной передачей кадров и обратной засветкой от Teledyne e2v с разрешением 1024 × 1024 пикселей и шагом пикселя 13 мкм . ПЗС-матрица установлена ​​в фокальной плоскости телескопа и будет пассивно охлаждаться до 233 К (-40 ° C) с термической стабильностью 10 мК. Телескоп представляет собой одиночный осевой телескоп Ричи-Кретьена среднего размера с диафрагмой f/8 и апертурой 32 см (13 дюймов), установленный на жесткой оптической скамье . [27] Женевский университет и Бернский университет предоставили мощный фотометр . [12] Изображения целевых звезд намеренно расфокусированы, чтобы обеспечить точность фотометрии. [23]

Таблички

К ХЕОПСУ прикреплены две титановые таблички с тысячами миниатюрных детских рисунков. Размер каждой бляшки составляет около 18 × 24 см (7,1 × 9,4 дюйма). Таблички, подготовленные командой Бернского университета прикладных наук, были открыты на специальной церемонии в RUAG 27 августа 2018 года. [28] Отдельные рисунки можно найти на сайте CHEOPS, нажав на карту Европы. [29]

Цели

Основная цель CHEOPS — точное измерение размера (радиусов) экзопланет, для которых наземные спектроскопические исследования уже дали оценки массы. Знание массы и размера экзопланет позволит ученым определить плотность планет и, следовательно, их приблизительный состав, например, являются ли они газообразными или каменистыми . CHEOPS — наиболее эффективный инструмент для поиска неглубоких транзитов и определения точных радиусов известных экзопланет в диапазоне масс от суперземли до Нептуна (радиус Земли 1–6). [7]

CHEOPS измеряет фотометрические сигналы с точностью, ограниченной звездным фотонным шумом, равной 150  ppm /мин для звезды 9-й звездной величины . Это соответствует транзиту планеты размером с Землю, вращающейся вокруг звезды с радиусом 0,9  R ☉ за 60 дней, обнаруженному с транзитом S/N > 10 (глубина транзита 100 ppm). Например, транзит размером с Землю через звезду G создает глубину 80 ppm.

Для различных научных целей требуется 500 отдельных целевых ориентиров. Если предположить, что на одно наведение уходит 1 час, продолжительность миссии оценивается в 1175 дней или 3,2 года. Вместе с 20% открытого времени, доступного сообществу, общая продолжительность миссии CHEOPS оценивается в 3,5 года. [30]

Космический корабль питается от солнечных батарей , которые также являются частью его солнцезащитного экрана . Они обеспечивают непрерывную мощность 60  Вт для работы приборов и обеспечивают пропускную способность нисходящего канала передачи данных не менее 1,2 Гбит /день. [11] Сбор данных начался в начале 2020 года. [31]

Приоритеты наблюдения

Восемьдесят процентов времени научных наблюдений на CHEOPS посвящено программе гарантированного наблюдения времени CHEOPS (GTO), которая находится под ответственностью научной группы CHEOPS (под председательством Дидье Кело ). [32] Большая часть программы GTO включает характеристику известных транзитных экзопланет и улучшение известных параметров. Частью программы GTO является поиск транзитов известных экзопланет, которые были подтверждены другими методами, такими как измерение лучевых скоростей , но не методом транзита. Другая часть программы GTO включает исследование мультисистем и поиск дополнительных планет в этих системах, например, с использованием метода изменения времени прохождения (TTV). [33]

Остальные 20% времени научных наблюдений на CHEOPS предоставляются научному сообществу в форме программы приглашенных наблюдателей (GO), проводимой ЕКА. Исследователи могут подавать предложения о наблюдениях с помощью CHEOPS в рамках ежегодной программы объявлений о возможностях (AO). [34] В число одобренных проектов АО-1 входят наблюдения горячих юпитеров HD 17156 b , Kelt-22A b, [35] теплого юпитера K2-139b, [36] мультисистем GJ 9827 , K2-138 , экзопланеты DS Tuc Ab. , [37] 55 Cancri e (вероятно, GTO), [38] [39] WASP-189 b [40] и другие наблюдения, связанные с наукой об экзопланетах, такие как планеты вокруг быстро вращающихся звезд, материал планет вокруг белых карликов и поиск транзитных объектов. экзокометы около 5 лисиц . [41]

Полученные результаты

HD 108236 f была открыта с помощью ХЕОПСА. [42]

Опубликовано исследование WASP-189b («горячего Юпитера»). [43]

Было обнаружено, что у TOI-178 есть 6 планет, 5 из которых имеют орбитальные резонансы. [44] Были рассчитаны плотности планет.

ХЕОПС, дополненный данными TESS, охарактеризовал АС Мик и ее планету b. Это также подтвердило изменения во времени прохождения , вызванные внешними планетами. [45]

TOI-561 — многопланетная система, изучавшаяся с помощью CHEOPS, HARPS -N и TESS. Исследование подтвердило, что TOI-561 b — это ультракороткопериодическая планета с самой низкой плотностью . [46]

ХЕОПС наблюдал затмения , вызванные планетой 55 Рака е , и впервые смог наблюдать отдельные затмения. [47]

Исследование по поиску транзитов вокруг 6 белых карликов не обнаружило никаких транзитов [48] , а исследование по поиску экзолун вокруг v 2 Lupi d не смогло обнаружить каких-либо дополнительных транзитов. Полный транзит v 2 Lupi d впервые наблюдался с помощью CHEOPS, что потенциально поможет любым будущим поискам экзолун вокруг этой планеты. [49]

ХЕОПС также во время своих наблюдений видит следы от других спутников, поскольку находится на низкой околоземной орбите . [50]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ ab «Миссия ХЕОПСА продлена». Портал . 8 марта 2023 г. Проверено 16 апреля 2023 г.
  2. ^ CHEOPS, каталог портала EO, доступ осуществлен 14 декабря 2019 г.
  3. ^ «Пресс-кит о запуске VS-23 (на французском языке)» (PDF) . Арианспейс . Проверено 22 ноября 2022 г.
  4. ^ «Полезная нагрузка CHEOPS: одиночный телескоп» . Сайт ХЕОПС . Проверено 3 декабря 2022 г.
  5. ^ «ХЕОПС – Краткое содержание» . Проверено 3 декабря 2022 г.
  6. ^ ab «Рейс VS23: Союз стартует с космодрома во Французской Гвиане». Арианспейс . Проверено 18 декабря 2019 г.
  7. ^ Миссия abcd по экзопланете достигла ключевых этапов на пути к запуску в 2017 году ЕКА 11 июля 2014 г.
  8. ↑ ХЕОПС прибыл в Куру 16 октября 2019 г.
  9. ^ "VS23 Launch Press Kit" (PDF). Arianespace. December 2019. Retrieved 3 December 2022.
  10. ^ "CHEOPS – Mission Status & Summary". Retrieved 3 December 2022.
  11. ^ a b c d e Stettler, Ulrich. "Spacecraft". CHEOPS. Archived from the original on 13 August 2019. Retrieved 16 December 2019.
  12. ^ a b Europe's Cheops telescope launches to study far-off worlds. Jonathan Amos, BBC News 18 December 2019
  13. ^ a b "Call for Media: Cheops launch to study exoplanets". www.esa.int. Retrieved 13 December 2019.
  14. ^ "ESA CHEOPS mission: Exoplanets in focus". dw.com. Retrieved 16 December 2019.
  15. ^ "ESA is about to launch a space telescope to study how planets are made". New Scientist. Retrieved 16 December 2019.
  16. ^ a b "ESA Science Programme's new small satellite will study super-Earths". ESA. 19 October 2012. Retrieved 19 October 2012.
  17. ^ "ESA satellite set for launch to measure sizes of exoplanets". Spaceflight Now. Retrieved 16 December 2019.
  18. ^ "Who is Who in CHEOPS – CHEOPS – Cosmos". cosmos.esa.int. Retrieved 30 December 2019.
  19. ^ "Cheops". ASI (in Italian). Retrieved 18 December 2019.
  20. ^ "Flight VS23: Launch rescheduled to December 18". Arianespace. Retrieved 17 December 2019.
  21. ^ "Airbus-built CHEOPS satellite successfully launched on Soyuz | Airbus".
  22. ^ "Cover of CHEOPS Space Telescope Open". Unibe. 29 January 2020. Retrieved 30 January 2020.
  23. ^ a b "A perfect blur – First image by exoplanet watcher CHEOPS". ESA Science & Technology.
  24. ^ "CHEOPS space telescope takes its first pictures". Unibe. 7 February 2020. Retrieved 9 February 2020.
  25. ^ "Europe's Cheops telescope begins study of far-off worlds". BBC News. 16 April 2020.
  26. ^ "ESA Science & Technology – Spacecraft". sci.esa.int. Retrieved 16 December 2019.
  27. ^ "Наука и технологии ЕКА - Инструмент" . sci.esa.int . Проверено 16 декабря 2019 г.
  28. ^ "Мемориальные доски Хеопса" . esa.int . Проверено 16 декабря 2019 г.
  29. ↑ Юнго, Джанин (31 марта 2016 г.). «ХЕОПС-Детские рисунки». ХЕОПС . Проверено 18 декабря 2019 г.
  30. ^ Брог, К.; Фортье, А.; Эренрайх, Д.; Альберт, Ю.; Баумйоханн, В.; Бенц, В.; Делей, М.; Гиллон, М.; Иванов А.; Лизо, Р.; Мейер, М.; Олоффсон, Г.; Пагано, И.; Пиотто, Г.; Поллакко, Д.; Келос, Д.; Рагаццони, Р.; Ренотт, Э.; Стеллер, М.; Томас, Н. (апрель 2013 г.). «ХЕОПС: Миссия транзитной фотометрии для программы небольших миссий ЕКА». Сеть конференций EPJ . 47 : 03005. arXiv : 1305.2270 . Бибкод : 2013EPJWC..4703005B. doi : 10.1051/epjconf/20134703005. S2CID  44199674.
  31. ^ «Хеопс наблюдает за своими первыми экзопланетами и готов к науке» . www.esa.int . 16 апреля 2020 г. Проверено 29 апреля 2020 г.
  32. ^ «Программа гарантированного наблюдения времени ХЕОПС - ХЕОПС - Космос» . www.cosmos.esa.int . Проверено 15 ноября 2019 г. .
  33. ^ «Программа CHEOPS GTO: GTO v1.4» . 19 марта 2019 г.
  34. ^ «Программа приглашенных наблюдателей ХЕОПС - Программа приглашенных наблюдателей ХЕОПС - Космос» . www.cosmos.esa.int . Проверено 15 ноября 2019 г. .
  35. ^ Лабади-Бартц, Джонатан; Родригес, Джозеф Э.; Стассун, Кейван Г.; Чарди, Дэвид Р.; Пенев, Калоян; Джонсон, Маршалл К.; Гауди, Б. Скотт; Колон, Книколь Д.; Биэрила, Эллисон; Лэтэм, Дэвид В.; Пеппер, Джошуа (21 января 2019 г.). «KELT-22Ab: массивный короткопериодический горячий Юпитер, проходящий через околосолнечный двойник». Серия дополнений к астрофизическому журналу . 240 (1): 13. arXiv : 1803.07559 . Бибкод : 2019ApJS..240...13L. дои : 10.3847/1538-4365/aaee7e . ISSN  1538-4365. S2CID  54810218.
  36. ^ Барраган, О.; Гандольфи, Д.; Смит, AMS; Диг, HJ; Фридлунд, MCV; Перссон, CM; Донати, П.; Эндл, М.; Чизмадия, Сз; Грзива, С.; Неспрал, Д. (1 апреля 2018 г.). «K2-139 b: маломассивный теплый Юпитер на 29-дневной орбите, проходящий транзитом через активную звезду K0 V». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 475 (2): 1765–1776. arXiv : 1702.00691 . Бибкод : 2018MNRAS.475.1765B. doi : 10.1093/mnras/stx3207. hdl : 10486/684205. ISSN  0035-8711. S2CID  119077300.
  37. ^ Ньютон, Элизабет Р.; Манн, Эндрю В.; Тоффлемир, Бенджамин М.; Пирс, Логан; Риццуто, Аарон С.; Вандербург, Эндрю; Мартинес, Ракель А.; Ван, Джейсон Дж.; Руффио, Жан-Батист; Краус, Адам Л.; Джонсон, Маршалл К. (23 июля 2019 г.). «TESS Охота за молодыми и созревающими экзопланетами (ТИМЬЯН): планета в Ассоциации 45 млн лет Тукана – Часы». Астрофизический журнал . 880 (1): Л17. arXiv : 1906.10703 . Бибкод : 2019ApJ...880L..17N. дои : 10.3847/2041-8213/ab2988 . ISSN  2041-8213. S2CID  195658207.
  38. ^ «Атмосфера, а не потоки лавы, для экзопланеты 55 Cancri e» . Небо и телескоп . 27 ноября 2017 г. Проверено 18 декабря 2019 г.
  39. ↑ Грасс, Александра (17 декабря 2019 г.). ""Хеопс"-Запуск программных проблем". Natur - Wiener Zeitung Online (на немецком языке) . Проверено 18 декабря 2019 г.
  40. ↑ Бернский университет (28 сентября 2020 г.). «Первое исследование с использованием данных CHEOPS описывает одну из самых экстремальных планет во Вселенной». ЭврекАлерт! . Проверено 28 сентября 2020 г.
  41. ^ «Программы АО-1 - Программа приглашенных наблюдателей ХЕОПС - Космос» . www.cosmos.esa.int . Проверено 15 ноября 2019 г. .
  42. ^ Хойер, С.; Бонфанти, А.; Лелеу, А.; Акунья, Л.; Серрано, LM; Делей, М.; Беккелиен, А.; Брог, К.; Флорен, Х.-Г.; Келос, Д.; Уилсон, Т.Г.; Соуза, СГ; Хутон, MJ; Адибекян В.; Алиберт, Ю. (1 декабря 2022 г.). «Характеристика системы HD 108236 с помощью CHEOPS и TESS. Подтверждение пятой транзитной планеты». Астрономия и астрофизика . 668 : А117. arXiv : 2210.08912 . Бибкод : 2022A&A...668A.117H. дои : 10.1051/0004-6361/202243720. ISSN  0004-6361. S2CID  252832042.
  43. ^ Первый результат миссии CHEOPS ЕКА, сентябрь 2020 г.
  44. ^ ХЕОПС находит уникальную планетную систему, январь 2021 г.
  45. ^ Сабо, Ги. М.; Гандольфи, Д.; Брандекер, А.; Чизмадия, С.; Гарай, З.; Бийо, Н.; Брог, К.; Эренрайх, Д.; Фортье, А.; Фоссати, Л.; Хойер, С.; Кисс, Л.; Лекавелье де Этанг, А.; Макстед, ПФЛ; Рибас, И. (1 октября 2021 г.). «Изменяющееся лицо AU Mic b: звездные пятна, соизмеримость спин-орбиты и изменения времени прохождения, как видно с помощью CHEOPS и TESS». Астрономия и астрофизика . 654 : А159. arXiv : 2108.02149 . Бибкод : 2021A&A...654A.159S. дои : 10.1051/0004-6361/202140345. ISSN  0004-6361. S2CID  236912985.
  46. ^ Ласеделли, Г.; Уилсон, Т.Г.; Малаволта, Л.; Хутон, MJ; Коллиер Кэмерон, А.; Альберт, Ю.; Мортье, А.; Бонфанти, А.; Хейвуд, Род-Айленд; Хойер, С.; Пиотто, Г.; Беккелиен, А.; Вандербург, AM; Бенц, В.; Дюмуск, X. (1 апреля 2022 г.). «Исследование архитектуры и внутреннего строения планет системы ТОИ-561 с помощью CHEOPS, HARPS-N и TESS». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 511 (3): 4551–4571. arXiv : 2201.07727 . Бибкод : 2022MNRAS.511.4551L. doi : 10.1093/mnras/stac199. ISSN  0035-8711.
  47. ^ Демори, Б.-О.; Сулис, С.; Мейер Вальдес, Э.; Дельрес, Л.; Брандекер, А.; Бийо, Н.; Фортье, А.; Хойер, С.; Соуза, СГ; Хэн, К.; Лендл, М.; Кренн, А.; Моррис, Б.М.; Патель, Дж. А.; Алиберт, Ю. (1 января 2023 г.). «Покрытие 55 Cancri e, снятое ХЕОПСом». Астрономия и астрофизика . 669 : А64. arXiv : 2211.03582 . Бибкод : 2023A&A...669A..64D. дои : 10.1051/0004-6361/202244894. ISSN  0004-6361. S2CID  253384008.
  48. ^ Моррис, Бретт М.; Хенг, Кевин; Брандекер, Алексис; Лебедь, Эндрю; Лендл, Моника (1 июля 2021 г.). «Поиск транзита белого карлика ХЕОПСА». Астрономия и астрофизика . 651 : Л12. arXiv : 2105.07987 . Бибкод : 2021A&A...651L..12M. дои : 10.1051/0004-6361/202140913. ISSN  0004-6361. S2CID  234742060.
  49. ^ Эренрайх, Д.; Дельрес, Л.; Акинсанми, Б.; Уилсон, Т.Г.; Бонфанти, А.; Бек, М.; Бенц, В.; Хойер, С.; Келос, Д.; Альберт, Ю.; Чарноз, С.; Коллиер Кэмерон, А.; Делин, А.; Хутон, М.; Лендл, М. (1 марта 2023 г.). «Полный транзит v2 Lupi d и поиск экзолуны в сфере Хилла с ХЕОПСом». Астрономия и астрофизика . 671 : А154. arXiv : 2302.01853 . Бибкод : 2023A&A...671A.154E. дои : 10.1051/0004-6361/202244790. ISSN  0004-6361. S2CID  256598325.
  50. ^ Сержант, Стивен; Элвис, Мартин; Тинетти, Джованна (ноябрь 2020 г.). «Будущее астрономии с маленькими спутниками». Природная астрономия . 4 (11): 1031–1038. arXiv : 2011.03478 . Бибкод : 2020NatAs...4.1031S. дои : 10.1038/s41550-020-1201-5. S2CID  226278269.

Внешние ссылки