潘多拉(Pandora),美国 NASA 最新的外行星任务,经过完成航天器总装的建设,标志着发射的重要一步。航天器总装作为任务的“大脑”,为其运作提供必要的结构、动力和系统。亚利桑那大学主导了潘多拉的外行星科学工作组,这将是第一项从亚利桑那大学空间研究所运行的任务。
关于总装完成的公告是在2023年1月16日于马里兰州国家港口举行的美国天文学会第245次会议的新闻发布会上发布的。
玛丽兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心的潘多拉首席研究员埃莉萨·昆塔纳(Elisa Quintana)表示:“这是一个重要的里程碑,使我们能够按计划在秋季发射。总装负责安装我们的仪器,管理导航、数据采集和与地球的通信——它基本上就是航天器的‘大脑’。”
潘多拉是一颗紧凑的卫星,旨在广泛研究至少20颗已知的围绕遥远恒星运行的外行星,重点关注其大气的组成,包括云、雾霭和水的存在。收集到的信息将为解释NASA詹姆斯·韦布太空望远镜的数据以及未来寻求潜在宜居世界的任务提供坚实基础。
潘多拉的共同研究员、亚利桑那大学斯图尔德天文台和月球与行星实验室的天文学和行星科学教授丹尼尔·阿帕伊(Daniel Apai)指出:“虽然潘多拉体积更小,灵敏度低于韦布,但它能够更长时间监测这些外行星的恒星,使我们能进行更全面的检查。对这些恒星的深入理解将增强潘多拉和詹姆斯·韦布太空望远镜区分恒星和其行星信号的能力。”
天文学家可以在外行星经过其恒星时(从地球的角度观察)分析其大气。在这个经过的过程中,部分恒星的光通过行星的大气后再抵达地球,形成独特的相互作用,传达大气组分的信息,这可作为特定波长下亮度的下降被观察到。
根据阿帕伊的说法,潘多拉的构思是为了解决观察恒星光通过外行星大气的问题。
“在2018年,我的一个博士生本杰明·拉克哈(Benjamin Rackham)现在是一名麻省理工学院研究科学家,他识别出一种天体物理效应,即来自恒星的光与透过外行星大气的光的信号相互干扰,”阿帕伊详细阐述道。“我们认为这种效应会限制韦布在研究宜居行星方面的能力。”
望远镜收集来自整个恒星的光,而不仅仅是与行星相互作用的那一小部分。恒星表面存在不一致性,显示出热且明亮的区域(称为亮斑)或凉爽且暗淡的区域(类似太阳黑子),这两种区域会随着恒星的旋转而变化。这种光的变异性可能会使区分恒星外观的信号与穿过外行星大气的信号变得复杂。例如,恒星亮度的变化可能会掩盖或模糊表示水存在的信号,而研究人员认为水是评估外行星是否具备生命潜力的重要因素。
潘多拉采用了一种尖端的全铝望远镜,宽度为45厘米,由洛伦斯利弗莫尔国家实验室和新罕布什尔州基恩的康宁特殊材料公司共同开发。该望远镜将使潘多拉的探测器能够同时分析每颗恒星的可见亮度和近红外光谱,同时还捕获经过行星的近红外光谱。这种协同数据收集将帮助科学团队识别恒星表面特征,并有效区分星星和行星的信号。
任务的操作策略利用了其能够连续长时间观察目标的能力,这一能力是韦布等旗舰天文台因高需求和可用观察时间有限而无法定期提供的。
在为期一年的任务中,潘多拉计划至少观察20颗外行星十次,每次观察持续总共24小时。这些观察将包括一个过境事件,期间任务将获取该行星的光谱。
负责亚利桑那大学空间研究所任务运营团队的卡尔·哈希曼(Karl Harshman)表示:“我们的团队非常热情,已在努力确保我们的任务运营中心在发射时完全可以投入运行。我们渴望开始接收科学数据。我们本周还与我们的天线系统进行了通信测试,该系统将负责向潘多拉发送指令并接收来自航天器的遥测数据。”
潘多拉由NASA戈达德太空飞行中心管理,项目管理和工程由洛伦斯利弗莫尔国家实验室提供。望远镜的生产由康宁与利弗莫尔合作完成,后者还参与了成像探测器组件、使命的电子控制系统以及所有热和机械子系统的开发。NASA戈达德提供了红外传感器。与此同时,蓝峡谷科技公司提供了航天器总装,并管理组装、集成和环境测试。该任务的数据处理将在NASA位于加利福尼亚硅谷的艾姆斯研究中心进行,并得到一系列辅助科学团队支持的大学的支持。