Science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Meer planeten dan sterren:de erfenis van Kepler

De 42 CCD's van het Kepler-brandpuntsvlak zijn ongeveer één vierkante voet groot. Er zijn vier fijne geleidingsmodules in de hoeken van het beeldvlak die veel kleinere CCD's zijn vergeleken met de 42 CCD's die voor de wetenschap worden gebruikt. Die kleinere CCD's werden gebruikt om de positie van Kepler te volgen en die informatie door te geven aan het geleidingssysteem om het ruimtevaartuig nauwkeurig gericht te houden. Credit:NASA/Kepler-missie

De Kepler-missie maakte de ontdekking van duizenden exoplaneten mogelijk, waardoor een diepe waarheid over onze plaats in de kosmos werd onthuld:er zijn meer planeten dan sterren in het Melkwegstelsel. De weg naar deze fundamentele verandering in ons begrip van het universum vergde echter bijna twintig jaar volharding voordat de missie werkelijkheid werd met de selectie ervan in 2001.



Astronomen hadden het bestaan ​​van exoplaneten aangenomen, maar nog steeds niet bevestigd, toen het missieconcept dat Kepler zou worden voor het eerst werd voorgesteld in 1983. Pas in de jaren negentig werden de eerste bevestigingen gedaan van planeten die rond sterren buiten ons zonnestelsel draaien. , waarvan de meeste gasreuzen zijn die dicht bij hun moederster draaien, en die helemaal niet lijken op wat we kennen uit ons eigen zonnestelsel.

Toen Kepler in 2009 werd gelanceerd, waren er nog geen 400 exoplaneten ontdekt. Tegenwoordig zijn er meer dan 5.500 bevestigde exoplaneten en meer dan de helft daarvan werd ontdekt op basis van Kepler-gegevens. Veel van deze bevestigde exoplaneten bevinden zich in de zogenaamde ‘bewoonbare zone’ van hun ster, waardoor ze uitstekende kandidaten zijn voor toekomstige observaties om meer mysteries van het universum te ontdekken, inclusief het potentieel voor leven.

De Kepler-missie was bedoeld om de vragen te beantwoorden:"Hoe wijdverspreid zijn andere werelden?" en "Hoe uniek is ons zonnestelsel?" Zelfs als Kepler het tegenovergestelde had ontdekt – dat exoplaneten zeldzaam waren – zou Kepler nog steeds een historische missie zijn geweest, omdat de vraag die ermee werd beantwoord zo wetenschappelijk diepgaand was.

Eerdere versies van het missievoorstel waren vanaf 1992 vier keer afgewezen. Destijds stond de missie bekend als de FRequency of Earth-Sized Inner Planets (FRESIP). Na de tweede afwijzing in 1994 stelden teamleden David Koch, Jill Tarter en Carl Sagan de naamswijziging voor van FRESIP in Kepler.

Het Kepler-ruimtevaartuig bij Ball Aerospace &Technologies Corp. in Boulder, Colorado. De Kepler-missie onderzocht een regio van het Melkwegstelsel, ontdekte de eerste exoplaneten ter grootte van de aarde en stelde vast dat er meer planeten dan sterren in onze Melkweg zijn. Credit:NASA/JPL-Caltech/Ball

Een van de technische wijzigingen die vóór de indiening van 1996 in het voorstel uit 1994 waren aangebracht, was onder meer het veranderen van de baan van het Lagrange L2-punt naar een heliocentrische baan. Hierdoor kon Kepler reactiewielen gebruiken om het ruimtevaartuig te richten, wat het brandstofverbruik van de boegschroef verminderde en kosten bespaarde.

Dit was niet genoeg om NASA te overtuigen. Om de zorgen over de voorgestelde missie weg te nemen, volgden twee grote demonstraties, één na de afwijzingen van 1996 en 1998. De demonstraties verminderden het risico dat sommige recensenten deed stilstaan ​​en boden het Kepler-team de mogelijkheid om hun activiteiten te verfijnen.

De eerste demonstratie toonde aan dat het continu, automatisch monitoren van duizenden sterren mogelijk was. Voor die demonstratie werd een instrument genaamd de Vulcan-fotometer geïnstalleerd bij Lick Observatory in Californië, dat zijn gegevens via de radio naar NASA's Ames Research Center in Silicon Valley in Californië stuurde voor geautomatiseerde analyse. De tweede demonstratie (na de afwijzing in 1998) was de bouw van de Kepler Testbed Facility.

Het testbed bewees dat de bestaande CCD-technologie (Charge-Coupled Device) die niet verschilt van die van een digitale consumentencamera de precisie kan bereiken die nodig is om planeten ter grootte van de aarde te detecteren te midden van de verschillende soorten ruis die in het hele systeem worden verwacht, van trillingen tot beeld. beweging tot kosmische stralingsinslagen. Het Kepler-team bij Ames bouwde een ingewikkelde gesimuleerde lucht en Ball Aerospace, de industriepartner gedurende de vele jaren van voorstellen en de missie zelf, bouwde de numerieke simulator voor de demonstratie. Het testbed van het laboratorium in Ames is nu te zien in het Smithsonian National Air and Space Museum.

Deze demonstraties hebben eindelijk de resterende zorgen weggenomen. In 2001 werd Kepler geselecteerd, ruim zeventien jaar nadat de hoofdonderzoeker, William Borucki, samen met zijn collega Audrey Summers van de Theoretical and Planetary Studies Branch in the Space Wetenschapsafdeling bij Ames.

In de acht jaar tussen de selectie en de lancering op 6 maart 2009 reageerde de missie op een aantal uitdagingen en veranderingen die grotendeels buiten de controle van het team lagen, zoals het instellen van een beleid door NASA waarvoor NASA's Goddard Spaceflight Center in Greenbelt, Maryland of NASA nodig was. het Jet Propulsion Laboratory in Zuid-Californië om planetaire missies, veranderingen in boekhoudvereisten en stijgende lanceringskosten te beheren. Deze delen van Keplers verhaal worden gedetailleerd verteld in het nieuwste boek van het NASA History Office, NASA's Discovery Program:The First Twenty Years of Competitive Planetary Exploration.

Geleverd door NASA