TESS

To TESS (αγγλικά:Transiting Exoplanet Survey Satellite, ελληνικά: Δορυφόρος έρευνας πλανητών μέσω διέλευσης) είναι  διαστημικό τηλεσκόπιο για το πρόγραμμα explorer της NASA, σχεδιασμένο για την αναζήτηση εξωπλανητών, χρησιμοποιώντας τη μέθοδο διέλευσης. Η εκτόξευσή του πραγματοποιήθηκε με επιτυχία στις 18 Απριλίου 2018.Κατά τη διάρκεια της διετούς αποστολής του αναμένεται να ανακαλύψει περισσότερους από 20.000 εξωπλανήτες, όταν τη στιγμή της εκτόξευσης ο αριθμός των πλανητών που είχαν ανακαλυφθεί ήταν 3.800. Το πρώτο φως έφτασε στο TESS  στις 7 Αυγούστου 2018 και η πρώτη ανακοίνωση έγινε στις 17 Σεπτεμβρίου.

Σκοπός της αποστολής

Ο πρωταρχικός στόχος της αποστολής TESS, είναι να ερευνήσει για εξωπλανήτες στα φωτεινότερα άστρα κοντά στη Γη, που διέρχονται σε μία περίοδο μεγαλύτερη των δύο ετών. Το TESS θα χρησιμοποιήσει μια σειρά από κάμερες με ευρύ πεδίο για να εκτελέσει σάρωση όλου του ουρανού. Με το TESS θα είναι δυνατή η μελέτη της μάζας, του μεγέθους, της πυκνότητας και της τροχιάς σε μια μεγάλη ομάδα μικρών πλανητών, συμπεριλαμβανομένου ενός δείγματος με βραχώδεις κόσμους στις κατοικήσιμες ζώνες των μητρικών τους άστρων. Το TESS θα παρέχει την προεπιλογή για περαιτέρω χαρακτηρισμό από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Τζέιμς Γουέμπ, καθώς και άλλα μεγάλα επίγεια και διαστημικά τηλεσκόπια του μέλλοντος.
Από προηγούμενες έρευνες στον  ουρανό με επίγεια τηλεσκόπια έχουν κυρίως εντοπιστεί γιγαντιαίοι εξωπλανήτες. Σε αντίθεση, το TESS θα εξετάσει ένα μεγάλο αριθμό μικρών πλανητών γύρω από πολύ φωτεινότερα αστέρια. Το TESS θα καταγράψει τα πλησιέστερα και πιο λαμπρά αστέρια κύριας ακολουθίας για διελεύσεις εξωπλανητών, τα οποία είναι και πιο επιθυμητά για λεπτομερείς έρευνες.

Χρηματοδότηση

Με επικεφαλής το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης και αρχική χρηματοδότηση από την Google, το TESS ήταν μία από τις 11 προτάσεις που επιλέχθηκαν για χρηματοδότηση από τη NASA, τον Σεπτέμβριο του 2011, από 42 που είχαν αρχικά υποβληθεί τον Φεβρουάριο του ίδιου έτους. Στις 5 Απριλίου, 2013, ανακοινώθηκε ότι το TESS, μαζί με το Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER), είχαν επιλεγεί για εκτόξευση.

Ιστορικό

Η γέννηση του TESS είχε ξεκινήσει ήδη από το 2006, ως σχέδιο που αναπτύχθηκε από ιδιωτική χρηματοδότηση από την Google, και το The Kavli Foundation. Το 2008, το MIT πρότεινε το TESS να γίνει μια πλήρης αποστολή της NASA και την υπέβαλε για το πρόγραμμα Small Explorer στο Goddard Space Flight Center, αλλά τελικά δεν επιλέχθηκε.. Υπεβλήθη εκ νέου το 2010 ως μέρος του πρόγραμματος Explorer και εγκρίθηκε το 2013 ως ένα Μέσο Εξερεύνησης της αποστολής. Το TESS πέρασε την κρίσιμη αναθεώρηση του σχεδιασμού (CDR) το 2015, επιτρέποντας την παραγωγή του δορυφόρου για να ξεκινήσει.

Επισκόπηση αποστολής

Το TESS έχει σχεδιαστεί για να πραγματοποιήσει την πρώτη διαστημική έρευνα όλου του ουρανού με τη μέθοδο της διέλευσης. Είναι εξοπλισμένο με τέσσερα ευρείας γωνίας τηλεσκόπια και συνδέεται με συσκευή συζευγμένου φορτίου με (CCD) ανιχνευτές. Επιστημονικά δεδομένα θα διαβιβάζονται στη Γη κάθε δύο εβδομάδες. Θα μεταδίδονται επίσης εικόνες πλήρους καρέ με πραγματικό χρόνο έκθεσης δύο ωρών, οι οποίες θα επιτρέπουν στους επιστήμονες να αναζητούν απροσδόκητα, μεταβατικά φαινόμενα, όπως τα οπτικά αντίστοιχα σε εκρήξεις ακτίνων γάμμα . Το TESS θα χρησιμοποιήσει επίσης το πρόγραμμα «Επισκέπτης Ερευνητής» , επιτρέποντας σε επιστήμονες από άλλους οργανισμούς να το χρησιμοποιήσουν για τη δική τους έρευνα. Αυτό θα επιτρέψει την παρακολούθηση  20.000 ουρανίων σωμάτων επιπλέον.

Τροχιακή δυναμική

Προκειμένου να αποκτήσει απεριόριστες εικόνες και από το βόρειο και από το νότιο ημισφαίριο του ουρανού, το TESS θα χρησιμοποιήσει μία συντονισμένη σεληνιακή τροχιά 2:1 που ονομάζεται P/2, η οποία  δεν έχει χρησιμοποιηθεί ποτέ πριν (αν και το IBEX χρησιμοποιεί μια παρόμοια P/3 τροχιά). Η εξαιρετικά ελλειπτική τροχιά έχει 373.000 km απόγειο, ώστε να τοποθετηθεί περίπου 90° μακριά από τη θέση της Σελήνης και να ελαχιστοποιήσει την αρνητική επίδραση της. Αυτή η τροχιά θα πρέπει να παραμείνει σταθερή για δεκαετίες, ώστε να κρατήσει τις κάμερες του TESS σε ένα σταθερό εύρος θερμοκρασίας. Η τροχιά είναι εντελώς έξω από τις ζώνες Van Allen ώστε να αποφευχθούν προβλήματα από την ακτινοβολία. Κάθε 13,7 μέρες στο περίγειο της τροχιάς στα 108.000 km το TESS θα  αποστέλλει τα δεδομένα που έχει συλλέξει κατά τη διάρκεια της τροχιάς του σε μία περίοδο περίπου τριών ωρών.

Επιστημονικοί στόχοι

Η διετής έρευνα όλου του ουρανού του TESS  θα επικεντρωθεί στα κοντινά άστρα τύπου G, K και M   με φαινόμενο μέγεθος πάνω από 12. Θα μελετηθούν περίπου 500.000 άστρα, συμπεριλαμβανομένων των 1.000 πιο κοντινών ερυθρών νάνων σε όλο τον ουρανό, μια περιοχή 400 φορές μεγαλύτερη από αυτή που καλύπτεται από την αποστολή Kepler. Το TESS αναμένεται να ανακαλύψει με τη μέθοδο της διέλευσης περισσότερους από 3.000 υποψήφιους εξωπλανήτες, περιλαμβανομένων και εκείνων που είναι μεγέθους Γης ή και μεγαλύτεροι. Από αυτές τις ανακαλύψεις, περίπου είκοσι θα μπορούσαν να είναι υπεργαίες που βρίσκονται στην κατοικήσιμη ζώνη γύρω από ένα άστρο.
Η έρευνα χωρίζεται σε 26 τομείς παρατήρησης όπου κάθε τομέας ενσωματώνει, με αλληλεπικάλυψη  τομέων στους εκλειπτικούς πόλους ώστε να επιτρέψει επιπλέον ευαισθησία για μικρότερους και μεγαλύτερης περιόδου εξωπλανήτες σε αυτή την περιοχή της ουράνιας σφαίρας. Το διαστημικό σκάφος θα διανύσει δύο τροχιές 13,7 ημερών  παρατηρώντας κάθε τομέα, χαρτογραφώντας το βόρειο ημισφαίριο του ουρανού κατά το πρώτο έτος λειτουργίας του και το νότιο ημισφαίριο στο δεύτερο έτος. Κάθε μία από τις κάμερες του TESS  θα λάβει επικεντρωμένες εκθέσεις ενός λεπτού, σε ειδικά στοχευμένα άστρα, ως μέρος της μεθόδου διέλευσης, και  εκθέσεις 30 λεπτών με το άνοιγμα σε πλήρες πλαισίο, για να αναζητήσει άλλα παροδικά συμβάντα.

Το διαστημικό σκάφος

Το 2013 η εταιρεία Orbital Sciences έλαβε τετραετές συμβόλαιο, $75 εκατομμύρια  για την κατασκευή του TESS για τη NASA. Το TESS χρησιμοποιεί ένα δορυφορικό δίαυλο Orbital Sciences LEOStar-2, ικανό για σταθεροποίηση τριών αξόνων χρησιμοποιώντας τέσσερις προωθητήρες υδραζίνης  συν τέσσερις τροχούς  αντίδρασης , παρέχοντας καλύτερη από τρία arc-δεύτερο πρόστιμο διαστημόπλοιο που δείχνει ελέγχου. Η ισχύς παρέχεται από δύο  ηλιακές συστοιχίες ενός άξονα που παράγουν 400 watt. Μία Κa-band κεραία παρέχει ζεύξη  100 Mbit/s επιστημονικών δεδομένων.

Εκτόξευση

Το TESS εκτοξεύτηκε με επιτυχία στις 18 Απριλίου του 2018, με τον πύραυλο πλήρους προώθησης της SpaceX Falcon 9  από το Ακρωτήριο Canaveral Air Force Station. Η συνολική αξία του συμβολαίου είναι $87 εκατομμύρια. To SpaceX είχε αρχικά επιλεχθεί για εκτόξευση τον Δεκέμβριο του 2014. Το διαστημικό σκάφος είχε αρχικά προγραμματιστεί να εκτοξευτεί στις 20 Μαρτίου του 2018, αλλά τελικά επελέγη η 16η Απριλίου (και μετά η 18η Απριλίου) ώστε να ακολουθηθεί το πλάνο προετοιμασίας της NASA 

Χερσαία υποστήριξη

Το σύστημα εδάφους του TESS, μοιράζεται ανάμεσα σε οκτώ τοποθεσίες στις Ηνωμένες Πολιτείες. Αυτές περιλαμβάνουν το Space Network της NASA, το Jet propulsion Laboratory του Deep Space Network για τη διοίκηση και τηλεμετρία, το Orbital ATK's Mission Operations Center, το Payload Operations Center του MIT, το Ames Research Center, Το Goddard Space Flight Center, το Smithsonian Astrophysical Observatory, το TESS Science Office, και το Mikulski Archive for Space Telescopes (MAST).

Σταθερή πηγή φωτός για δοκιμές

Ένα από τα θέματα που αντιμετωπίζει η ανάπτυξη αυτού του είδους συσκευών είναι να έχει μια εξαιρετικά σταθερή πηγή φωτός για δοκιμή. Το 2015, μια ομάδα στο Πανεπιστήμιο της Γενεύης, έκανε μια σημαντική ανακάλυψη για την ανάπτυξη μιας σταθερής πηγής φωτός.  Ενώ το μέσο αυτό δημιουργήθηκε για την υποστήριξη του παρατηρητηρίου εξωπλανητών CHEOPS της ESA , παραγγέλθηκε και από το πρόγραμμα TESS. Αν και τα δύο σχεδιάζουν να εξετάσουν φωτεινά αστέρια χρησιμοποιώντας τη μέθοδο διαμετακόμισης, το CHEOPS θα επικεντρωθεί στη συλλογή περισσότερων δεδομένων για τους γνωστούς εξωπλανήτες, συμπεριλαμβανομένων και εκείνων που βρέθηκαν από το TESS και άλλες αποστολές έρευνας.

Ευρήματα μέχρι τώρα

Το TESS ξεκίνησε τη λειτουργία του στις 25 Ιουλίου του 2018. Η πρώτη ανακοίνωση της αποστολής αφορούσε την παρατήρηση του κομήτη C/2018 N1. Η πρώτη ανακοίνωση που αφορά εξωπλανήτη έγινε στις 18 Σεπτεμβρίου, και αναφερόταν σε μία υπεργαία στον κίτρινο νάνο  Pi Mensae η οποία περιστρέφεται γύρω του κάθε 6 ημέρες και προστέθηκε σε έναν ήδη γνωστό Υπέρ- Δία του ίδιου άστρου με χρόνο πλήρους περιφοράς 5,9 χρόνια. 
Στις 20 Σεπτεμβρίου 2018, ανακοινώθηκε η ανακάλυψη ενός πλανήτη ελαφρώς μεγαλύτερου από τη Γη με πολλή μικρή περίοδο περιστροφής γύρω από τον ερυθρό νάνο LHS 3844. Με περίοδο περιστροφής 11 ωρών, ο LHS 3844 b είναι ένας από τους γνωστούς πλανήτες με τη μικρότερη περίοδο. Περιστρέφεται γύρω από το μητρικό του άστρο σε απόσταση 932.000 χιλιομέτρων. Ο LHS 3844 b είναι επίσης ένας από τους κοντινότερους εξωπλανήτες στη Γη σε απόσταση 14,9 parsec.
Η τρίτη ανακάλυψη του TESS είναι ο HD 202772Ab, ένας καυτός Δίας που περιστρέφεται στο φωτεινότερο αστέρι του δυαδικού συστήματος HD 202772, το οποίο εμφανίζεται στον αστερισμό του Αιγόκερου σε απόσταση 480 ετών φωτός ενώ η ανακάλυψη του ανακοινώθηκε στις 5 Οκτωβρίου 2018. Ο HD 202772Ab κάνει μία πλήρη περιστροφή σε 3,3 ημέρες και είναι μία σπάνια περίπτωση ζεστού Δία γύρω από ένα τόσο εξελιγμένο άστρο. Τέλος ο εξωπλανήτης αυτός είναι από τους πλέον ακτινοβολημένους πλανήτες με θερμοκρασία ισορροπίας 2.100 Κ
Στις 15 Απριλίου 2019 έγινε η πρώτη ανακάλυψη εξωπλανήτη στο μέγεθος Γης από το TESS. Ο HD 21749c είναι βραχώδης πλανήτης με το 89% της διαμέτρου της Γης και περιστρέφεται γύρω από το άστρο HD 21749 τύπου K. Η εκτιμώμενη θερμοκρασίας στην επιφάνεια του πλανήτη είναι 427° C. Αμφότεροι οι πλανήτες του συστήματος HD 21749b και HD 21749c ανακαλύφθηκαν από το TESS. Ο HD21749c είναι ο 10ος επιβεβαιωμένος πλανήτης από το TESS.
Τα δεδομένα σχετικά με τους υποψήφιους εξωπλανήτες εξακολουθούν να διατίθενται, σε οποιονδήποτε θέλει να τα επεξεργαστεί, στο MAST. Στις 20 Απριλίου του 2019, ο συνολικός αριθμός των υποψηφίων πλανητών ανερχόταν σε 335. Αυτή η λίστα περιελάμβανε και τους τρεις εξωπλανήτες που έχουν ήδη αναφερθεί. Σαράντα τέσσερις από τους υποψηφίους ήταν από τον Τομέα 1 με πρόσθετους υποψηφίους από τον Τομέα 2. Δύο συστήματα με δύο εξωπλανήτες και ένα με τρεις εξωπλανήτες ήταν στον κατάλογο των υποψηφίων.  Η λίστα των υποψηφίων εξωπλανητών συνεχίζει να αυξάνει καθώς δημοσιεύονται στο MAST (Mikulski Archive for Space Telescopes).