開普勒望遠鏡對地外空間探索具體做出過那些貢獻? 要修復它的主要困難是什麼?

美國航空航天局(NASA)15日宣布放棄修復開普勒空間望遠鏡。「開普勒」由此結束搜尋太陽系外類地行星的主要任務,但它仍可能被用於其他科研工作。 via NASA放棄修復開普勒空間望遠鏡----中國科學院空間科學與應用研究中心


我就簡單粗暴說一下為啥沒法修:

1、太遠了
哈勃望遠鏡是在地球軌道上,壞了尚可以派人去修一修。而開普勒,是在太陽軌道運行,而且跟地球不同步,離地球越來越遠。

2、沒工具
太空梭2011年就全都退役了,美國人根本飛不過去。就算沒退役,太空梭只能執行近地軌道任務,開普勒這麼遠的,照樣飛不過去。所以壞了就沒辦法了。


謝不邀。這個問題很簡單,只要一句話:因為修復它所需的費用遠遠超過再建造一台的費用。


第一次被邀請……要好好答……

  • 貢獻

-NASA官網有一個很詳細的列表—— Kepler Discoveries 從這裡可以看見幾乎所有開普勒望遠鏡發現的行星或恆星,以及它們的詳細情況。

-截取一部分最有特點的發現,來自《Discovery》的編輯Andrew Grant

開普勒47:最奇怪的天空
我們銀河系中大多數恆星是成對的,天文學家曾懷疑兩顆恆星競相拉扯所以它們周圍無法形成行星。結果在2012年8月,開普勒天文學家們發現了一對雙星被兩顆行星圍繞。其中之一開普勒47c 可能是一顆氣體巨行星,但所處地位區域溫暖得足以支持液態水存在。可能它會有一顆巨大的衛星能夠支持生命存在。至少,在這顆行星上能夠看到相當別緻的雙日落。

開普勒36:最擁擠
這是開普勒最令人吃驚的結果之一,有很多恆星周圍近到詭異的軌道上有好幾個行星擁擠在一起。恆星開普勒36有兩顆行星:一個是比地球略大的岩石構成的內行星,一個是外層的大約海王星大小的氣體巨行星。這兩顆行星接近時彼此相距不到193萬千米——這是地球和它最近的鄰居金星之間最小距離的20分之一。

開普勒22b:最像地球
這顆行星是2011年12月宣布的,是我們地球直徑的2倍,估計表面溫度為溫和的32度。波多黎各大學的行星宜居性實驗室(Planetary Habitability Laboratory)的研究人員將它列為開普勒望遠鏡發現的最類似地球的行星。

開普勒20: 最奇怪的家族
圍繞恆星開普勒20的有5顆行星,包括大約地球大小的2顆岩石行星。與我們的太陽系不同,行星類型輪流交替:靠近恆星最近的是一顆氣體巨行星,其次是一顆岩石行星,然後一次是氣體、岩石和氣體。將來更多的數據將會確定我們的太陽系模式是典型的,還是罕見的。

開普勒10b: 開普勒望遠鏡的成名作
開普勒10b是2011年1月宣布的,這是該項目第一次發現的小個子岩石行星,證明了開普勒搜尋行星的超凡技術。但開普勒10b並不是一個適宜生命居住的地點,它距離母星太近,它表面可能是溫度高達1500攝氏度的岩漿。

-自2009年開始為期三年半的預計任務——NASA"s Kepler Completes Prime Mission, Begins Extended Mission

  • 2010年8月,科學家確認發現了第一個有多顆行星凌同一顆恆星的行星系統。開普勒-9行星系統打開了一扇大門,讓科學家可以通過不同行星凌星時刻上的變化,來測量行星之間的引力相互作用。這種強大的新技術,在許多情況下,能夠讓天文學家直接從開普勒數據中計算出行星的質量,無需後續地面觀測的介入。
  • 2011年1月,開普勒團隊宣布發現太陽系外第一顆毫無疑問的岩態行星。開勒普-10b的大小只有地球的1.4倍,是半徑和質量都被確定的已證實行星中最小的一顆。開普勒的數據仍在不斷發現越來越小的行星,有些行星的個頭甚至跟火星相當,說明銀河系中小個子岩態行星或許是常見的。
  • 2011年2月,科學家宣布發現了一個非常擁擠和緻密的行星系統,並且有多顆行星發生凌星。開普勒-11擁有6顆比地球大的行星,公轉軌道全都在金星圍繞太陽的軌道以內。在這個緻密的多行星系統以及後來發現的其他類似系統中,行星及鄰近行星圍繞恆星運行的相對步伐,遠遠超出了此前科學家的預想。
  • 2011年9月,開普勒證實35年前《星球大戰》中描述的擁有兩顆落日的行星是存在的。開普勒-16b的發現讓科幻中的場景變成了現實。自那以來,開普勒還發現了另外6顆圍繞雙星旋轉的行星,證明行星可以在雙星系統中形成並且長期存在。
  • 2011年12月,開普勒宣布該任務首次發現宜居帶中的行星。開普勒-22b的大小大約是地球的2.4倍,是迄今在類似太陽的恆星周圍的宜居帶中發現的半徑最小的行星。這項發現證實,距離發現跟我們的地球一模一樣的行星已經越來越近了。
  • 2012年2月,開普勒團隊宣布發現1000多顆新的凌星行星候選者,候選者總數累計達到2321顆。數據的積累對於辨認在較長周期軌道上運行的較小行星(即類似地球的行星)越來越有利。這些數據還包括了上百個擁有多顆凌星行星候選者的行星系統。
  • 不久以前,參與「行星搜尋」項目的民間科學家發現了他們的第一顆行星。「行星搜尋」是耶魯大學領導的一個項目,讓公眾能夠在開普勒數據中尋找凌星行星的跡象。業餘天文學家和專業科學家的聯手,發現了第一例圍繞雙星運行,並且這對雙星還在圍繞另外一對遙遠雙星旋轉的行星。
  • -開普勒是NASA最偉大的探測項目。如果一定要在後面加上一個「之一」,另外一個就是在歷史上更具意義的阿波羅工程。

    • 修復工程

    -關於開普勒望遠鏡的計劃:以上提到了 開普勒望遠鏡自2009年為期三年半的預計任務早已完成,2012年4月NASA也批准了開普勒再持續四年的超期任務

    -事實上超期任務持續到今年五月,第一個動量輪就已經發生故障,Mission Manager Update: Kepler Spacecraft Status——2013.05.15

    At our semi-weekly contact on Tuesday, May 14, 2013, we found theKepler spacecraft once again in safe mode. As was the case earlier this month, this was a Thruster-Controlled Safe Mode. The root cause is not yet known, however the proximate cause appears to be an attitude error.

    We attempted to return to reaction wheel control as the spacecraft rotated into communication...but reaction wheel 4 remained at full torque while the spin rate dropped to zero. This is a clear indication that there has been an internal failure within the reaction wheel, likely a structural failure of the wheel bearing. The spacecraft was then transitioned backto Thruster-Controlled Safe Mode.

    Kepler Mission Manager Update——2013.05.14

    We attempted to return to reaction wheel control as the spacecraft rotated into communication, and commanded a stop rotation. Initially, it appeared that all three wheels responded and that rotation had been successfully stopped, but reaction wheel 4 remained at full torque while the spin rate dropped to zero. This is a clear indication that there has been an internal failure within the reaction wheel, likely a structural failure of the wheel bearing. The spacecraft was then transitioned back to Thruster-Controlled Safe Mode.

    An Anomaly Review Board concurred that the data appear to unambiguously indicate a wheel 4 failure, and that the team"s priority is to complete preparations to enter Point Rest State. Point Rest State is a loosely-pointed, thruster-controlled state that minimizes fuels usage while providing a continuous X-band communication downlink. The software to execute that state was loaded to the spacecraft last week, and last night the team completed the upload of the parameters the software will use.

    The spacecraft is stable and safe, if still burning fuel. Our fuel budget is sufficient that we can take due caution while we finish our planning. In its current mode, our fuel will last for several months. Point Rest State would extend that period to years.

    We have requested and received additional NASA Deep Space Network communication coverage, and this morning the Anomaly Review Board approved the transition to Point Rest State later today. Because this is a new operating mode of the spacecraft, the team will closely monitor the spacecraft, but no other immediate actions are planned. We will take the next several days and weeks to assess our options and develop new command products. These options are likely to include steps to attempt to recover wheel functionality and to investigate the utility of a hybrid mode, using both wheels and thrusters.

    With the failure of a second reaction wheel, it"s unlikely that the spacecraft will be able to return to the high pointing accuracy that enables its high-precision photometry. However, no decision has been made to end data collection.

    Kepler had successfully completed its primary three-and-a-half year mission and entered an extended mission phase in November 2012.

    Even if data collection were to end, the mission has substantial quantities of data on the ground yet to be fully analyzed, and the string of scientific discoveries is expected to continue for years to come.

    1.一輪失效,二輪定位精度不能恢復
    2.燃料預算無異於倒計時

    -先了解開普勒的大致結構——Kepler | NASA

    【待編輯……

    -關於動量輪(reaction wheel):衛星或宇宙飛船在太空中需要精確定位,動量輪是衛星或宇宙飛船姿態控制的關鍵部件,一半每個宇宙飛船上有三個或四個動量輪,這些動量輪雖然體積小,但是它們的角動量佔了宇宙飛船總角動量的絕大部分,動量輪實質上就像電機的轉子具有很高的轉動慣量。【待編輯……

    -開普勒衛星位於太陽軌道上,太陽軌道半長軸約7200公里。想要修復它有多難?
    讓我們來回憶一下當年哈勃望遠鏡的維護:
    1.第一次維護任務-1993.12-奮進號
    2.第二次維護任務-1997.02-發現號
    3.第三次維護任務(3A)-1999.12-發現號
    4.第四次維護任務(3B)-2002.03-哥倫比亞號
    5. 最後的維護任務-2009.05.19-亞特蘭蒂斯號
    哈勃望遠鏡是設置在地球軌道上,相比較太陽軌道高度比地球軌道高出不止是一兩個數量級,而且以上哈勃的修復都是依靠宇航員乘坐太空梭定期維護。但現況是最後的 「亞特蘭蒂斯號」太空梭在肯尼迪航天中心安眠兩年了,而且開普勒位於的太陽軌道高度,縱使太空梭也不能達到。
    【各種待編輯……


    這個要說貢獻嘛。太多了 說幾個重要的





    1.開普勒望遠鏡的一系類早期發現包括圍繞恆心開普勒-9運行的兩顆行星。
    開普勒-9b與9c是該任務發現的第一個多行星系,這些土星大小的行星圍繞主星運行一周分別要19~38天。
    稍後的觀察證實,另一顆超級地球大的行星也位於這個恆星系中。自此,開普勒發現了許多接近我們太陽系的恆星系,其中的紀錄保持者是開普勒-11 他有六顆行星。



    2.開普勒一直在找地球大小的行星,開普勒-10是第一個被證實像地球的岩石世界半徑為地球的1.4倍 且他圍繞主星的周期為1天不到,表面溫度為160w,足以溶解黃金。
    通過開普勒的超精度測量數據可以確定這個行星的質量為地球的4.6倍,與普通啞鈴密度相似




    3.開普勒的主要任務是確定有多少顆恆星可居住帶內存在地球大小的行星。
    第一批——————開普勒-20e、開普勒-20f,標誌著該任務渡過了一個重要的轉折點。
    這些行星的半徑為地球的0.87倍和1.03倍但由於他們距離主星太近,可能不具備居住性。
    他們距離地球的距離大約為1000光年的天琴座五星系裡。

    (上圖為開普勒拍到的行星極光,行星極光是系外行星很特別的現象,擁有類似於地球的行星磁場遇到恆星風時就會形成令人眼花繚亂的極光)




    4.開普勒-22b是迄今為止發現的距離地球最近的行星。
    這顆距離我們600光年的行星半徑大約為地球的2.4倍,他圍繞一顆像太陽的恆星公轉。
    此外,它與其母星的距離比地球距離太陽的距離少15%,軌道半徑是地球的85%,圍繞主星運行一周大約需要290天。
    從其母星發出的光能量要比太陽少25%。
    距離和光能量的狀態組合在一起,就使行星表面有適合生命生存的溫度。
    科學家預測,如果該行星有大氣層,其表面溫度為22℃左右,就可能會有一個巨大的溫暖海洋,甚至可能有生命存在。


    (超級地球是指一種體積比地球大一點的系外行星,如上圖)



    5.一顆行星存在於一個擁有四個太陽的恆星系統中。圖片來源:Haven Giguere/Yale University
      普通的人們發現了一個非凡的世界:一顆比海王星大但比土星小的巨大行星,存在於一個擁有四個太陽的恆星系統中。
      平民科學家們通過分析來自美國宇航局開普勒太空望遠鏡的數據發現了這顆行星。隨後,專業天文學家證實了這個發現,並將研究結果提交給了《天體物理學》雜誌。這顆被稱為PH1的行星圍繞著四個太陽中的兩個旋轉,這裡是展現的特寫鏡頭:一個是黃白色的F型恆星,比我們的太陽稍稍溫暖些,也更加明亮;另一個在11點鐘方向,是一顆紅矮星,比太陽的溫度要低,也更暗些。
      這兩顆恆星每隔20天相互環繞運行一周。這顆行星是4點鐘方向上的圓形黑點。(其他地方的黑色斑點是恆星黑子)行星每138天環繞這兩顆恆星一周——比水星慢(88天),但比金星快(225天)。
      在10:30方向,第二個雙星系統出現了,其與前兩個恆星的距離大約是冥王星到太陽距離的30倍遠。
      在這顆行星一年之中的某些時候,這些遙遠的太陽在白天照耀著;但是在其他的時候,它們照亮了這顆行星的夜晚。


    至於修復問題。

    美國航天局(NASA)15日表示無法修復開普勒太空望遠鏡,因此正在判斷以其僅剩的一半能力能完成何種科學研究。
      這架無人駕駛的航天器於2009年發射,目的是為了搜尋圍繞類日恆星可居住區域軌道而行的由岩石構成的行星———換而言之,也許存在生命的類似地球的行星。
      據開普勒項目首席研究員威廉·博魯茨基介紹,迄今為止,它已從頭兩年的數據中發現了3500顆候選行星,包括好幾百顆與地球大小相近的行星。
      他說,將需要長達三年的時間來仔細鑽研開普勒已收集的發現結果。開普勒通過研究恆星以及通過它們面前的行星發出的遙遠信號來收集信息。
      博魯茨基說:「我們真的期待在未來幾年,當我們在搜索所有這些數據時,將有最令人興奮的發現。」
      2012年7月,NASA報告說,開普勒的4個反應輪中有一個壞了,隨後在今年5月,又有一個壞了。反應輪是用來幫助航天器定向的。
      開普勒項目副經理查爾斯·索貝克說:「車輪損壞,無法維持航天器的精確對準和控制。」
      在未來數月將進行兩項研究,以確定步履蹣跚的開普勒能進行何種科學研究,也許可以搜尋彗星或小行星。
      當完成這些研究時,NASA將進行一項成本收益分析,以確定開普勒研究是否應該繼續,或者資金最好用於其他項目。
      NASA在2013財年劃撥了1800萬美元給開普勒項目。



    開普勒望遠鏡 不退休不行了
    結束搜尋太陽系外類地行星的主要任務,可能用於其他科研。
    據新華社華盛頓8月15日電 在經過數個月的努力後,美國航天局15日宣布放棄修復「開普勒」太空望遠鏡。「開普勒」由此結束搜尋太陽系外類地行星的主要任務,但它仍可能被用於其他科研工作。
    美國航天局在一份聲明中說,「開普勒」共有4個反應輪,主要是幫助控制望遠鏡的方向,需要啟動其中3個才能搜尋系外行星,但去年壞了1個,今年5月又有一個無法工作。此後,美國航天局開始嘗試進行修復,但工程師們的努力均沒有成功。
    儘管「開普勒」無法再搜尋系外行星,但美國航天局認為它也許還可以用於其他科研工作,接下來將研究應給只有兩個反應輪工作的「開普勒」指派什麼樣的任務。
    「開普勒」於2009年3月發射升空,是世界上首個專用於搜尋太陽系外類地行星的航天器,耗資6億美元。其任務期原定為3年半,但美國航天局去年4月宣布延長。在太空期間,「開普勒」發現了3500多個「行星候選者」,確認了135個系外行星。





    美國國家航空航天局正打算放棄對開普勒天文望遠鏡的修復。美國宇航局將致力於分析在過去四年間在我們銀河系尋找類地行星收集到的數據。
    開普勒是2009年升空的,它的任務是在適合居住區里或附近找到類地行星。這個區域要圍繞在類似太陽的行星,在星球的表面存在水。這個任務的首要調查員說開普勒真的是非常成功。
    「在任務開始之初,沒有知道在我們銀河系地球大小的星球是多還是少。現在,開普勒的觀測任務已經完成,我們知道我們銀河系裡有數之不盡的行星。」William Borucki說「這是可能的,夜晚當你抬頭仰望天際,滿天繁星,大部分天體函有行星。」
    開普勒發現了135個行星和超過3500個的類地行星候選,這些星球幅員遼闊有足夠的繞行距離。這些行星大部分和地球一般大小。
    4年任務在2012年時被延長了,但是在上周結束了,工程師無法成功修復兩個壞了的反作用輪,反作用輪能夠使望遠鏡精確定位。
    該項目的副負責人Charles Sobeck說該決定是對的。
    「反作用輪嚴重受損,它們再也不能控制航天器的轉向。」
    因為它的觀測能力受限,開普勒工作小組正試圖尋找望遠鏡能夠勝任的其他任務。可能是利用兩個能夠工作的反作用輪和推進器進行外太空搜尋工作。美國航空航天局已經向科學界尋求意見。
    「它們不是提議,它們不需要經費,」Borucki說「它們是一些想法,我們會看看這些想法是否可行,這些想法的開銷是否在合理範圍內」
    開普勒的科學任務沒有結束,科學團隊正致力於航天器在過去4年收集到的數據的分析,Borucki期望是即使沒有上千類地行星的發現也有上百收穫。
    「在未來的幾年,當我們完成數據的分析我們可以肯定的回答一直激勵著開普勒任務的問題,地球是否是銀河系的唯一」






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