Kepler (kosmoseteleskoop)

Allikas: Vikipeedia
Kepler (kosmoseteleskoop)
Kepler (spacecraft).jpg
Kunstniku kontseptsioon Kepleri teleskoobist
Organisatsioon NASA
Alltöövõtjad Ball Aerospace & Technologies Corp.
Stardi aeg 7. märts 2009
Kanderakett Delta II (7925-10L)
Stardikompleks Cape Canaveral Air Force Station
Missiooni kestvus ≥ 7.5 aastat
Kodulehekülg kepler.nasa.gov
Mass 1052 kg
Orbiidi elemendid
Orbiit Earth-trailing heliocentric
Kõrgus 1 AU
Tiirlemisperiood 372,5 päeva


Kepler on NASA kosmoseobservatoorium, mille eesmärgiks on avastada Maa-tüüpi planeete. Tegemist on esimese NASA missiooniga, mis on võimeline leidma Maaga sarnaseid planeete elamiskõlbulikust tsoonist või selle lähedusest.[1]Teleskoop, mis on oma nime saanud tuntud saksa astronoomi Johannes Kepleri järgi[2], startis Delta II kanderaketil kosmosesse 7. märtsil 2009.[3]

Kepler on disainitud jälgima kindlat piirkonda Linnutee galaktikast, et avastada sadu Maa-tüüpi planeete ning hinnata, kui paljude tähtede ümber tiirleb selliseid planeete. Teleskoobi peamiseks instrumendiks on fotomeeter, mis jälgib pidevalt enam kui 140 000 tähe heledust fikseeritud vaateväljas. Kogutud andmed saadetakse tagasi Maale, kus neid põhjalikult analüüsitakse.[4]

Kepler otsib eksoplaneete varjutusemeetodil (transit method), jälgides kaugeid tähti pika aja jooksul ning oodates, et selle ümber tiirlev planeet tähe eest läbi liiguks.[5] Kui see juhtub, registreerib teleskoobi pardal olev ülitundlik fotomeeter tähe heleduse marginaalse vähenemise.[6] Selline varjutus toimub vaid korra ühe orbiidi jooksul, mis kaugelt tähelt vaadates Maa ja Päikese korral tähendaks minimaalselt kolme aastat vaatlusi avastuse kinnitamiseks.[7]

Selliste mõõtmiste ajal peab teleskoop olema täiesti paigal, milleks on aparaadil vaja spetsiaalset positsioneerimise süsteemi, mille põhikomponentideks on neli reaktsiooniratast (reaction wheel). Positsioneerimiseks on neist vaja vähemalt kolme. Alguses olidki teleskoobil kõik need rattad töökorras, kuid 2012. aasta juulis lõpetas esimene neist töötamise. Teine ratas ütles üles 2013. aasta mais ning seetõttu ei püsi teleskoop enam orbiidil piisava täpsusega paigal.[8] Kuigi NASA insenerid proovisid mitmeid lahendusi probleemi parandamiseks, ei andnud need tulemusi ning 15. augustil 2013 lõpetati katsed positsioneerimissüsteem töökorda saamiseks. Kuigi transiitmeetodil planeetide otsimine polnud enam võimalik ei tähendanud see kogu missiooni lõppu. Kuna satelliidil töötavad endiselt kaks reaktsiooniratast ning tõukurid, siis on võimalik Kepleri missiooni kohandada mõne teise eesmärgi jaoks.[9]

Algselt pidi teleskoop töötama vähemalt neli aastat ehk 2012. aasta novembrini, seega töötas kosmoseaparaat niigi oma algsest tööajast kuus kuud kauem kui algselt planeeritud.

Üldandmed[muuda | redigeeri lähteteksti]

Kepleri vaateväli. Ära on märgitud täheparv NGC 6791 ning juba eelnevalt teadaolevat planeeti TrES-2 omav täht.

Projekti umbkaudne maksumus (koos 3,5 aastase ülalpidamiskuludega) on 600 miljonit dollarit [10], mis võib paista küll palju, kuid on võrreldes mõne teise kosmoseprogrammiga nagu näiteks Hubble'i programm (~10 miljardit dollarit[11]), küllaltki odav. Kosmoseaparaadi kogumass on 1039 kg. Peapeegli läbimõõt on 1,4 meetrit ning apertuur 0,95 meetrit. Kosmosesse jõudmise hetkel oli tegemist suurima peegliga teleskoobiga väljaspool Maa orbiiti. Eriliseks teeb Kepleri tema suur vaateväli 115 ruutkraadi (kasutatav 105 ruutkraadi), mis on võrdne väljasirtatud käe rusika suuruse alaga (kattes umbes 0,25% taevast). Fotomeeter on pehme fookusega, mistõttu on see ideaalne fotomeetria jaoks, kuid mitte teravate fotode jaoks.[12]

Kepleri CCD maatriks

Kaamera[muuda | redigeeri lähteteksti]

Kepleri kaamera fokaaltasand koosneb 42 paari kaupa asetsevast CCD sensorist (igaühe resolutsioon 2200×1024 pikslit). Omades koguresolutsiooni 95 megapikslit oli antud hetkel tegemist suurima kosmosesse saadetud kaameraga. [13] Pildisensori jahutuseks on kasutusel soojatorud, mis on ühendatud välise radiaatori külge. [14]

Peapeegel[muuda | redigeeri lähteteksti]

Kepleri peapeegli läbimõõt on 1,4 meetrit, mis on suurim peegel väljaspool Maa orbiiti. See on tehtud Ameerika klaasitootja Corning poolt kasutades erilist ULE (ultra-low expansion) klaasi, mille tulemusel on peegli kaal vaid 14% sellest, mis oleks tavalisest klaasist valmistatud sama suure peegli kaal. [15] [16] Selleks, et kosmosesüsteem oleks piisavalt tundlik ning suudaks tuvastada võimalikult väikseid planeete nende möödumisel tähe eest, oli tarvis peapeeglile väga kõrge peegeldusvõimega katet. Selleks lisati peapeeglile kaitsev üheksakihiline hõbekate, et suurendada peegeldumist ning veel üks kate (dielectric interference coating), et minimeerida muid häireid. [17]

Orbiit ja asend[muuda | redigeeri lähteteksti]

Kepler asub heliotsentrilisel orbiidil ehk tiirleb ümber päikese. Teleskoop on suunatud nii, et see jälgib kindlat ala Luige, Lüüra ja Draakoni tähtkujus nii, et Päikeselt tulev valgus ei ei satu kunagi sensorile. [18] NASA on iseloomustanud Kepleri orbiiti kui Maad jälitavat orbiiti. Kuna Kepleri tiirlemisperiood (372,5 päeva) on mõnevõrra pikem kui Maal (365,256 päeva), siis liigub kosmosemasin Maast järjest kaugemale. [19]

Teaduslik eesmärk[muuda | redigeeri lähteteksti]

Kepleri missiooni teaduslikuks eesmärgiks on planeedisüsteemide struktuuri ja mitmekesisuse tundmaõppimine. See on saavutatud suure valimi tähtede vaatlemisega, selleks et saavutada põhilised eesmärgid [20]:

  • Määrata tahkete planeetide arvukus mitmesuguste tähtede elamiskõlbulikus tsoonis või selle ümbruses;
  • Määratleda nende planeetide orbiitide kuju ja suurus;
  • Hinnata, kui palju planeete on mitme tähega süsteemides;
  • Teha kindlaks lühikese perioodiga hiidplaneetide heledus, mass, tihedus ning orbiitide suuruste vahemikud;
  • Tuvastada lisaliikmeid juba avastatud planeedisüsteemides kasutades teisi meetodeid;
  • Määrata planeedisüsteemidega tähtede omadused;

Tulemused[muuda | redigeeri lähteteksti]

Esimesed viis Kepleri avastatud eksoplaneeti võrdluses Jupiteri ja Maaga

Kepleri missioon on olnud väga edukas. 2013. aasta novembris tehti Kepleri andmeid analüüsides üldistus, et Linnutee galaktikas võib olla enam kui 40 miljardit elamiskõlbulikku Maa-suurust planeeti.[21] Valdav enamus Kepleri seniavastatud planeetidest on Maast tunduvalt suuremad ning tiirlevad oma tähtedele väga lähedastel orbiitidel, jättes vähe lootust, et neil võiks eksisteerida elukõlbulik keskkond.[22] 2013. aasta novembri seisuga on teleskoobilt kogutud andmete põhjal avastatud:

  • 167 kinnitatud eksoplaneeti – nende seas väga mitmesuguste omadustega planeete;
  • üle 3500 tuvastamata planeedikandidaadi, millest 292 asuvad elamiskõlbulikus tsoonis;
  • 2100 binaartähesüsteemi;

[23]

Ajalugu[muuda | redigeeri lähteteksti]

Teleskoop enne kosmosesse jõudmist

2006. aasta jaanuaris lükkus projekti üleslennutamine eelarvekärbete tõttu kaheksa kuu võrra edasi. Sama aasta märtsis lükkus projekt samadel põhjustel veel nelja kuu võrra edasi. Sel ajal toimus antennivahetus, mis vähendas kulusid ning projekti keerukust.[24]

Kepleri start Delta II kanderaketil

Kepler lennutati üles 7. märtsil 2009. aastal Delta II kanderaketil Floridas asuvast Cape Canaveral õhuväebaasist. Start oli igati edukas ning tõrkeid ei esinenud.[25] Teleskoobi kate eemaldati 7. aprillil 2009 ning järgmisel päeval tehti ka esimesed pildikatsetused.[26]

20. aprillil aastal 2009 avastati, et teleskoobi fookuse väike muutus, parandaks oluliselt teleskoobi võimekust.[27] Kolm päeva hiljem (23.04.09) teatati, et teleskoobi fookus on edukalt korrigeeritud. Selleks liigutati peapeeglit 40 mikromeetri võrra fokaaltasandi poole ning kallutati seda 0.0072 kraadi võrra.[28]

12. mail aastal 2009 lõppes Kepleri seadistamise ning kalibreerimise faas ning teleskoop alustas eksoplaneetide otsimisega.[29]

Kosmoseaparaat saatis oma esimesed teaduslikud andmed maale 19. juunil 2009. Selleks ajahetkeks oli Kepler juba enam kui 10 700 000 km kaugusel Maast ning jälgis samaaegselt enam kui 145 000 tähte. Andmetest selgus, et Kepler oli 15. juunil sisenenud turvarežiimi (ette nähtud selleks, et aparaat saaks ennast kaitsta olukorras, mil juhtub midagi ootamatut). Põhjuseks osutus rike kosmosemasina protsessoris. Insenerid tegid aga kindlaks, et kogutud andmetele ega ülejäänud süsteemidele oht puudub ning taastasid teleskoobi töö.[30]

Teleskoop läks turvarežiimi ka 2. juulil. Taaskord oli põhjuseks protsessori lähtestumine. 14. oktoobril selgus, et turvarežiimi mineku tegelikuks põhjuseks oli toiteallikas, mille häired põhjustasid tõrkeid RAD750 protsessoris. Kolmandat korda sattus Kepler turvarežiimi 18. novembril.[31]

14.07.2012 – üks neljast teleskoopi positsioneerivast rattast (reaction wheel) lakkas töötamast. Ka kolme reaktsioonirattaga oli võimalik teleskoobi tööd jätkata, kuid veel üks selline tõrge tähendanuks, et missioon ei saa enam jätkuda.[32]

17.01.2013 – Kosmosemasin oli selleks ajaks tegutsenud enam kui 3,5 aastat ning oli rohkem kui 72 miljoni kilomeetri kaugusel Maast. NASA teatas, et allesolevast kolmest reaktsioonirattast ühel täheldati suurenenud hõõrdumist ning probleemide kõrvaldamiseks viiakse teleskoop kümneks päevaks turvarežiimi.[33] [34] 28. jaanuaril jätkas teleskoop andmete kogumist, kuigi probleemi ellimineerida ei õnnestunud.[35]

11.05.2013 – Teine reaktsiooniratas lõpetas töötamise ning teleskoop lülitati ümber puhkerežiimi.[36]

15.08.2013 – Teadlaste katsed vähemalt üks kahest rikki läinud reaktsioonirattast töökorda saada ebaõnnestusid ning pärast mitu kuud kestnud testimist ja analüüsimist lõpetas Kepleri meeskond katsed teleskoobi töökorda seadmiseks. [37] [38]

Vaata ka[muuda | redigeeri lähteteksti]

Välislingid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Viited[muuda | redigeeri lähteteksti]

  1. Dr. William Borucki. Kepler. discovery.nasa.gov. Kasutatud 24.11.2013.
  2. Edna DeVore. Closing in on Extrasolar Earths. space.com. Kasutatud 24.11.2013.
  3. NASA. Kepler Launch. nasa.gov. Kasutatud 24.11.2013.
  4. NASA meeskond. Kepler Mission Overview. nasa.gov. Kasutatud 24.11.2013.
  5. Üllar Kivila. Kepleri kosmoseteleskoobi edukas missioon saab ajapikendust. astronoomia.ee. Kasutatud 21.11.2013.
  6. SPACE.com Staff. NASA's Prolific Planet-Hunting Mission Goes Into Overtime. space.com. Kasutatud 11.12.2013.
  7. Üllar Kivila. Kepleri kosmoseteleskoobi edukas missioon saab ajapikendust. astronoomia.ee. Kasutatud 21.11.2013.
  8. Merle Must. NASA teadlased lõpetavad Kepleri teleskoobiga planeetide otsimise. teadus.err.ee. Kasutatud 21.11.2013.
  9. NASA Ends Attempts to Fully Recover Kepler Spacecraft, Potential New Missions Considered. nasa.gov. Kasutatud 21.11.2013.
  10. NASA. [http://www.nasa.gov/pdf/314125main_Kepler_presskit_2-19_smfile.pdf Kepler: NASA’s First Mission Capable of Finding Earth-Size Planets]. nasa.gov. Kasutatud 21.11.2013.
  11. NASA. [http://www.nasa.gov/pdf/499224main_JWST-ICRP_Report-FINAL.pdf James Webb Space Telescope (JWST) Independent Comprehensive Review Panel (ICRP)]. nasa.gov. Kasutatud 21.11.2013.
  12. NASA. Kepler: NASA’s First Mission Capable of Finding Earth-Size Planets. nasa.gov. Kasutatud 21.11.2013.
  13. NASA's Kepler telescope: Biggest camera flown in space. http://articles.economictimes.indiatimes.com/. Kasutatud 21.11.2013.
  14. NASA. Kepler: NASA’s First Mission Capable of Finding Earth-Size Planets. nasa.gov. Kasutatud 21.11.2013.
  15. NASA. Kepler Primary Mirror. nasa.gov. Kasutatud 21.11.2013.
  16. Corning. Corning To Build Primary Mirror For Kepler Photometer. spacedaily.com. Kasutatud 24.11.2013.
  17. Spaceref. Ball Aerospace Completes Primary Mirror and Detector Array Assembly Milestones for Kepler Mission. spaceref.com. Kasutatud 24.11.2013.
  18. NASA. [http://www.nasa.gov/pdf/314125main_Kepler_presskit_2-19_smfile.pdf Kepler: NASA’s First Mission Capable of Finding Earth-Size Planets]. nasa.gov. Kasutatud 21.11.2013.
  19. NASA. Earth-Trailing Heliocentric Orbit. nasa.gov. Kasutatud 24.11.2013.
  20. Goals and Objectives of the Kepler Mission. kepler.nasa.gov. Kasutatud 24.11.2013.
  21. DENNIS OVERBYE. Far-Off Planets Like the Earth Dot the Galaxy. nytimes.com. Kasutatud 25.11.2013.
  22. Üllar Kivila. Kepleri kosmoseteleskoobi edukas missioon saab ajapikendust. astronoomia.ee. Kasutatud 21.11.2013.
  23. NASA. Kepler Discoveries. kepler.nasa.gov. Kasutatud 25.11.2013.
  24. NASA. BRIEF HISTORY OF THE KEPLER MISSION. kepler.nasa.gov. Kasutatud 23.11.2013.
  25. NASA. Kepler Launch. nasa.gov. Kasutatud 24.11.2013.
  26. Edna DeVore. Planet-Hunting Kepler Telescope Lifts Its Lid. space.com. Kasutatud 24.11.2013.
  27. Jim Fanson. Kepler Mission Manager Update. nasa.gov. Kasutatud 24.11.2013.
  28. Jim Fanson. Kepler Mission Manager Update. nasa.gov. Kasutatud 24.11.2013.
  29. Jim Fanson. Kepler Mission Manager Update. nasa.gov. Kasutatud 24.11.2013.
  30. Roger Hunter. Mission Manager Updates—2009. kepler.nasa.gov. Kasutatud 24.11.2013.
  31. Roger Hunter. Mission Manager Updates—2009. kepler.nasa.gov. Kasutatud 24.11.2013.
  32. Roger Hunter. Kepler Mission Manager Update. nasa.gov. Kasutatud 24.11.2013.
  33. Roger Hunter. Kepler Mission Manager Update. nasa.gov. Kasutatud 24.11.2013.
  34. Franck M. Kepler is Sick and Resting: “Mountain View, we have a problem”. cosmicdiary.org/. Kasutatud 24.11.2013.
  35. Roger Hunter. Kepler Mission Manager Update. nasa.gov. Kasutatud 24.11.2013.
  36. Roger Hunter. Kepler Mission Manager Update. nasa.gov. Kasutatud 24.11.2013.
  37. NASA. NASA Ends Attempts to Fully Recover Kepler Spacecraft, Potential New Missions Considered. nasa.gov. Kasutatud 24.11.2013.
  38. Mike Wall. Planet-Hunting Days of NASA's Kepler Spacecraft Likely Over. space.com. Kasutatud 24.11.2013.