求知與未來，TESS的新大門

TESS是美國宇航局探索者計劃中的太空望遠鏡任務，旨在利用凌日法尋找系外行星。TESS會使用一組廣域攝像機進行全天候觀察，主要任務是尋找地球附近最亮的恆星，並掃描附近可能存在的系外行星。

在為期兩年的任務中，TESS將觀察20多萬顆恆星，並且著重觀察它們的亮度，從地球上看，系外行星的軌道在母星的前方時，就會發生凌日現象，這是尋找系外行星的其中一個方法。TESS預計將對1500多個候選行星進行分類，其中包括大約500個地球大小的系外行星和超級地球。

當行星在恆星前經過時就會發生凌日現象，這是TESS尋找系外行星的主要方式

TESS的領導機構是麻省理工學院，麻省理工學院林肯實驗室負責攝像機元件，鏡頭元件、探測器元件、鏡頭罩和攝像機的製造和安裝。美國宇航局GSFC戈達德太空飛行中心提供專案管理、系統工程以及發射保證，ATK公司建造和執行航天器。

TESS科學中心將負責分析科學資料，組織研究人員、合作者和工作組，原始和處理後的資料被存檔在空間望遠鏡Mikulski檔案館和空間望遠鏡科學研究所。

TESS渲染圖

TESS將把注意力集中在不到300光年的恆星上，研究人員可以使用TESS觀察恆星的光譜學，研究光的吸收和亮度明暗情況，以確定行星的品質、密度和大氣成分。大氣中的水和其他關鍵分子可以暗示我們行星承載生命的能力。

除此之外，還有一個關鍵的目標：TESS將為詹姆斯韋伯太空望遠鏡以及未來其他大型太空望遠鏡提供主要目標。TESS的資料會被彙總成距離地球最近最明亮的恆星的目錄，在未來的幾十年裡，這些行星將成為最適合進行詳細觀察的目標。

TESS與系外星球渲染圖

“TESS正在為全新的研究開啟一扇門，我們將能夠研究單個行星，並開始研究行星之間的差異。TESS發現的目標將成為未來幾十年研究的絕佳主題。這是系外行星研究新時代的開始。”美國宇航局戈達德太空飛行中心的專案科學家斯蒂芬·萊因哈特說到。

TESS號航天器於2018年4月18日從佛羅里達州卡納維拉爾角空間發射綜合體40號發射。發射供應商是SpaceX，使用的是獵鷹九號運載火箭。

SpaceX公司負責NASA TESS太空望遠鏡的發射，發射圖

在階段分離之後，SpaceX成功回收了獵鷹九號火箭的第一階段，第一階段降落在大西洋“我當然還愛你”號平臺上。TESS被釋放後，部署了太陽能陣列，TESS需要60天才能到達其正常軌道。

TESS軌道是一個高橢圓軌道，標稱近地點為地球半徑，也就是相當於108000公里，標稱遠地點為373000公里，傾角是28.5度，週期為13.7天，與月球軌道有2：1的共振關係。軌道保持在地球輻射帶附近，這裡有相對較低的輻射環境，任務總電離量小於1 kRad。

執行軌道使TESS足夠接近地球，可以進行高速率通訊，同時也擁有足夠的時間進行長時間、不間斷的觀測。此外，所選擇的軌道還提供了非常良性的輻射環境，不會有重大熱變化情況發生

探索與進步，TESS的科學載荷

TESS有效載荷由四個相同的攝像機和一個DHU資料處理單元組成。每個照相機由一個透鏡元件和四個CCD電荷耦合器件構成。四個攝像頭都安裝在一個平板上，所有攝像機與航天器相連，使它們排成了一個長方形。板上的四個橢圓孔允許四個攝像機在所需的角度上對齊。這四個攝像頭有很多特點，比如24 x 24 WFoV寬視場，擁有105毫米有效觀測直徑，裝有7個光學元件的透鏡元件等等。

TESS的成像陣列、幀儲存和序列暫存器都由傳統的三向15x15m畫素裝置組成，陣列頂部有一個三向電荷注入暫存器。畫素陣列採用溝槽設計，這樣可以為下方小電荷元件提供一定輻射保護。四個相同的TESS鏡片都是f=1：4的定製設計，由七個光學元件組成，入口直徑為105毫米。

TESS望遠鏡四個攝像機的其中一個

為了便於製造，除了兩個非球面外，所有透鏡表面都是球形的。有兩個單獨的鋁保護結構，這個結構負責緊固TESS的所有光學元件，所有光學元件都有消光塗層，表面還有一個長通濾膜。

這四個攝像機作為一個1×4陣列，提供24×96度的合併視場，北半球和南半球各分為13個重疊的扇區，即24×96度。每個扇區連續觀測兩個航天器軌道，四攝像機陣列的方向指向和太陽是相反的，經過兩次軌道之後，視場在黃道經度向東移動約27度，以觀察下一扇區。所以，觀察半球需要一年的時間，而全部觀測則需要兩年的時間。

圖為TESS的全部科學載荷，TESS上的姿態測定和控制採用了一個三軸控制的零動量系統，該系統採用四個反應輪進行精細驅動控制

慧眼識星球，TESS與系外行星們

2019年9月26日，TESS第一次看到一個黑洞撕裂了一顆恆星，這是一種被稱為潮汐破壞事件的災難性現象。“TESS的資料讓我們清楚地看到，這個名為ASASSN-19bt的恆星是如何被黑洞吞噬的。”加州帕薩迪納卡內基天文臺的研究員Thomas Holoien說。

這張渲染圖為我們展示了一種潮汐干擾現象，當一顆恆星離黑洞太近時，它會被撕裂，成為一種氣體流。一些氣體會在黑洞周圍的一個叫做吸積盤的結構中盤旋一段時間，最終落入視界。

在2019年7月29日，TESS凌日太空望遠鏡發現了三個新的世界，它們一個略大於地球，另外兩個比這一顆星球還要再大一些。這些行星在超級地球的範圍之間，未來有望成為研究中最奇特的目標之一。

TESS最感興趣的物件是它們三個的恆星，它叫TOI-270，這是一顆很暗的恆星，也就是說它是一顆M型矮星。M型矮行星在體積和品質上比太陽小約40%，表面溫度比太陽低三分之一，這個恆星系統位於73光年外。

這張資訊圖顯示了TOI 270系統的關鍵特徵，它位於73光年以外的Pictor星座。圖片為我們展示了它們的相對大小，TOI 270行星的溫度是平衡溫度，計算時不考慮任何可能的大氣的變暖效應。

大家可以看到最靠近恆星的星球是TOI 270 b，這是一個半徑比地球大25%的岩石星球。它每隔3.4天繞恆星執行一次，距離大約比水星和太陽的距離要少十三分之一。根據對已知類似大小的系外行星進行的統計研究，科學小組估計TOI 270 b的品質大約是地球的1.9倍。由於它太靠近恆星了，所以b行星是一個炙熱的世界。

另外兩顆行星，toi 270 c和d，分別比地球大2.4倍和2.1倍，每5.7天和11.4天繞恆星執行一週。它們可能與太陽系中的木星相似，成分構成主要是氣體而不是岩石，它們的重量可能分別是地球品質的7倍和5倍。

2019年6月27日，美國宇航局的凌日外行星測量衛星TESS發現了一個大小介於火星和地球之間的星球，圍繞著一顆明亮的恆星執行。這顆名為L 98-59B的行星是TESS迄今發現的最小的行星。TESS在L98-59系統中發現的三顆行星與火星和地球在此圖中進行了對比。

“對TESS來說，這一發現是一項科學成就，因為比較小的行星是很難被探測到的，它們通常距離恆星太近了。”L 98-59B約為地球大小的80%，比TESS發現的前紀錄保持者小約10%。它的恆星是L 98-59，這是一個品質約為太陽品質三分之一的M矮星，位於35光年以外的南部。

系統中的另外兩個世界，L 98-59c和L 98-59d，分別約為地球大小的1.4倍和1.6倍。這三顆行星都是由TESS利用凌日法發現的，當每顆行星從前方經過時，恆星的亮度都會週期性並且有規律的下降。

TESS拍攝了大麥哲倫星雲（右）和R Doradus星球（左）的照片，這張照片是其第一輪資料的一部分

這是TESS觀測的第一步，確是人類尋找系外星球的一大步

看到這裡大家可能要說了，觀察這些恆星或者說系外行星有什麼作用？確實，以我們人類目前的科學水平，不用說幾十上百光年了，就連0.5光年都很難到達……所以TESS觀察這些星球其實不是為了定居的，而是類比實驗。

通過觀察這些系外恆星或者系外行星，我們可以知道太陽系中有千千萬萬個“太陽系”系統，而它們的恆星和行星也許和地球一樣，都是在一個恆星系統的原始星盤中誕生的。通過研究系外行星，也許我們可以發現生命，發現最像地球的那個它。

人類總是害怕孤獨，文明是這樣，星球更是如此。因為目前科學的限制，也許我們只能觀察300光年內的恆星系統。但是害怕孤獨的人類，總是會給地球找一個伴侶，找一個文明。

地球是唯一有生命，適宜居住的星球嗎？銀河系有和太陽一模一樣的恆星嗎？我們的太陽系是獨一無二的嗎？不為什麼，就為太空探索的求知精神，可遠觀而不可達。

TESS只是系外行星任務的開始，未來會有更多的太空望遠鏡投入運營，距離發現其他星球生命的日子也會越來越近。系外星球的生命是什麼形式呢？是友好的嗎？

未來，不僅值得期待，更令人充滿瞎想。