טלסקופ החלל קפלר

טלסקופ החלל קפלר היה טלסקופ המיועד לחיפוש כוכבי לכת חוץ-שמשיים דמויי ארץ.

באמצעותו נערכות תצפיות על יותר מ-100,000 כוכבים במטרה לגלות ליקויים מחזוריים של הכוכבים על ידי כוכבי לכת שמקיפים אותם. המשימה היא חלק מפרויקט דיסקברי של נאס"א הכולל משימות ייעודיות בעלות נמוכה, ונקראת על שמו של יוהאנס קפלר, אסטרונום גרמני בן המאה ה-17.

הטלסקופ, המורכב על גשושית, שוגר ב-6 במרץ 2009 בשעה 22:50 שעון ארצות הברית, 7 במרץ  03:49:57 UTC, על ידי משגר דלתא 2 מבסיס חיל האוויר האמריקני בקייפ קנברל הסמוך למרכז החלל קנדי שבפלורידה. קפלר פעל במשך 9.6 שנים, ועד לרגע הפסקת המשימה באוקטובר 2018 הצליח לגלות מספר רב של כוכבי לכת חוץ שמשיים, ולצפות ב-530,506 כוכבים.

יעדים
היעד המדעי העיקרי של משימת קפלר היה חקר מבנה מערכות כוכבי לכת, דבר אשר ממומש על ידי סקירת מספר גדול של כוכבים במטרה להשיג מספר יעדי משנה:
 קביעת כמות כוכבי הלכת דמויי-ארץ וגדולים יותר הנמצאים בתוך או ליד אזור ישיב של מגוון ספקטרלי גדול של כוכבים.
 הגדרת תחומי גדלים וצורות של מסלולי כוכבי לכת אלה.
 הערכת כמות כוכבי הלכת הנמצאים במערכות מרובות כוכבים.
 הגדרת תחומים עבור גודל מסלול, בהירות, גודל, מסה וצפיפות של כוכבי לכת ענקיים קצרי מחזור.
 מציאת כוכבי לכת נוספים במערכות כוכבי הלכת שיתגלו, בשיטות אחרות מלבד ליקוי.
 אפיון תכונות כוכבים בעלי מערכות כוכבי לכת.

ההסתברות האקראית של מסלול כוכב לכת להיות על קו הראיה בין כדור הארץ לכוכב האם שלו היא קוטר כוכב האם מחולק בקוטר מסלול כוכב הלכת. עבור כוכב לכת בגודל כדור הארץ, במסלול ברדיוס יחידה אסטרונומית אחת, אשר מלקה (מלשון ליקוי) כוכב דמוי-שמש, ההסתברות היא כ-0.47%, או 1 ל-210. הסתברות זו גדלה ל-0.65% עבור מסלול ברדיוס 0.72 יחידות אסטרונומיות, כרדיוס מסלולו של נוגה). כוכבי לכת אלה יהיו דמויי-ארץ מבחינת התנאים השוררים בהם אם כוכב האם היה בעל סיווג ספקטרלי G, כמו טאו סטי לדוגמה. בנוסף, מכיוון שכוכבי לכת במערכת שמש נתונה נוטים לנוע במישורים דומים, הסיכויים לגילוי מערכת מרובת כוכבי-לכת הם למעשה די גבוהים. לדוגמה, אם משימה דמוית קפלר הייתה מגלה את כדור-הארץ מלקה את השמש, היה לה סיכוי של כ-12% לגלות גם את נוגה.

עם הטכנולוגיה הנוכחית, משימת קפלר היא בעלת הסיכויים הגבוהים לגילוי כוכבי לכת דמויי-ארץ, כאשר אחד היתרונות המשמעותיים שלה היה היכולת לצפות ביותר מ-100,000 כוכבים בו זמנית, דבר המגדיל את הסיכוי לצפות בליקויים.

בנוסף לחיפוש כוכבי לכת, משמש המידע מהטלסקופ לחקר כוכבים משתנים מסוגים שונים ומחקר אסטרוסייסמולוגי, במיוחד על כוכבים בעלי תנודות הדומות לאלה של השמש.

פרטי משימה

מסלול
טלסקופ החלל מוקם במסלול סביב השמש, מסלול דומה למסלול כדור הארץ סביב השמש. תוך כדי כך היה עוקב אחרי כדור הארץ. מסלול כזה מונע מכדור הארץ להסתיר כוכבים שנמצאים תחת תצפית באופן רציף, והפוטומטר אינו מושפע על ידי אור תועה מכדור הארץ. כמו כן, נמנעות הפרעות כבידתיות אשר היו בלתי נמנעות בסביבת כדור הארץ, ומתאפשרת יציבות גבוהה יותר לגשושית. הפוטומטר מכוון לשדה כוכבים בקבוצת הכוכבים ברבור, אשר נמצאת הרחק ממישור המילקה, כך שגם אור השמש לעולם לא נכנס לשדה הראיה של הטלסקופ. הברבור היה בחירה טובה לתצפית גם מכיוון שהיה לא מוסתר על ידי עצמים מחגורת האסטרואידים או חגורת קוויפר.

מבנה הטלסקופ
לטלסקופ מסה של 1,039 קילוגרם, מפתח של 0.95 מטר ומראה ראשית בקוטר 1.4 מטר, השנייה הגדולה ביותר בטלסקופ שאינו במסלול סביב כדור הארץ, לאחר טלסקופ החלל הרשל שלו מראה של 3.5 מטר. גודל שדה הראיה יהיה 105 מעלות רבועות, קוטר של כ-12 מעלות. הפוטומטר היה בעל מיקוד רך, במטרה לאפשר פוטומטריה באיכות גבוהה, ולא חדות תמונות מרבית.

מישור מוקד הטלסקופ מורכב מ-42 חיישני CCD בעלי רזולוציה של 1024X2200 פיקסלים כל אחד, עם פיקסלים בגודל 27 מיקרומטר, מה שהופך את החיישן כולו למצלמה הגדולה ביותר שבחלל. מידע מהחיישן נקרא כל 3 שניות ומצטבר על הגשושית במשך 15 דקות. רק הפיקסלים המעניינים של הכוכבים הנצפים נשמרים ומשודרים לכדור הארץ.

עלות המשימה מוערכת בכ-437 מיליון דולר.

תפעול המשימה
משימת קפלר מנוהלת על ידי המעבדה לפיזיקת אטמוספירה וחלל (LASP) בבולדר, קולורדו, ממרכז המבצעים שממוקם בקמפוס המחקר של אוניברסיטת קולורדו. LASP גם מבצעת תכנון בסיסי של המשימה ואחראית על איסוף ראשוני והפצת המידע.

תגליות
במהלך 60 הימים הראשונים שלאחר הפעלתו, התגלו באמצעות הטלסקופ חמישה כוכבי לכת מסוג ענק גז, אחד מהם גדול מנפטון וארבעה הגדולים מצדק. אחת התגליות של משימה זו היה כוכב הלכת קפלר-22b, אשר נצפה לראשונה בתאריך 12 במאי 2009 והוכרז רשמית ככוכב לכת ב-5 בדצמבר 2011. הרדיוס של כוכב לכת זה היה בערך פי 2.4 מרדיוס כדור הארץ והיה נמצא באזור ישיב אשר בו מסוגלים להתפתח חיים. כמו כן, ב-20 בפברואר 2013 התגלה באמצעות הטלסקופ כוכב-הלכת קפלר-37b, שהיה כוכב הלכת הקטן ביותר שהתגלה עד כה.

מידע חריג שהתקבל מהטלסקופ כשחיפש שינויים בבהירות כוכבים הסב את תשומת לב החוקרים אל הכוכב KIC 8462852. המידע מהטלסקופ העיד על שינויים גדולים, לא מחזוריים ולא אופייניים בבהירות הכוכב. מספר השערות הועלו כדי להסביר את התופעה, אך אף השערה לא מספקת באופן מלא הסבר לתצפיות.

תקלות
תקלה מכנית שאירעה ב-11 במאי 2013, לאחר ארבע שנות פעילות, גרמה לטלסקופ להפסיק לאסוף נתונים. התקלה הייתה בשני גירוסקופים ששימשו לייצוב הטלסקופ.

מהנדסי נאס"א ניסו לתקנו, אך לבסוף נאלצו להרים ידיים, במטרתם לתקן את מערכת הכוונון, וכך הפכו את השליטה בו לבלתי אפשרית. לא היה ניתן לשלוח רובוט או צוות תיקון, ולכן הודיעו כי לא ניתן לתקן אותו. לא היה ניתן עוד לאסוף מידע מהטלסקופ בתצורתו המקורית, ולכן משימתו המקורית לחיפוש כוכבי לכת חוץ-שמשיים דמויי ארץ הסתיימה. נאס"א פנתה אל קהילת חוקרי החלל לצורך מציאת משימות חלופיות שיוכלו לעשות שימוש בטלסקופ, על אף מגבלותיו, לאיתור כוכבי לכת מרוחקים תוך שימוש בשני הגירוסקופים הנותרים.

משימת המשך K2
ב-18 בנובמבר 2013 דיווחה נאס"א על ההצעה "K2 אור שני", העושה שימוש בטלסקופ לאיתור כוכבי לכת היכולים לקיים חיים הסובבים סביב ננסים אדומים. ב-14 במאי 2014 הודיעה נאס"א על קבלת הרחבת המשימה.

בקטלוג של מועמדים פוטנציאליים שפורסם ב-2015 נמנו 4,302 מועמדים. במאי 2016 הכריז צוות משימת קפלר על אימות של 1,248 כוכבי לכת חוץ שמשיים, כשבסך הכל הטלסקופ גילה 2,325 כוכבי לכת. ביוני 2017, עודכן הקטלוג ובו אימות של 219 כוכבי לכת חוץ שמשיים נוספים.

נכון לינואר 2016, משימה K2 גילתה 100 כוכבי לכת חוץ-שמשיים, עד סיום המשימה התגלו 2,662 כוכבי לכת חוץ שמשיים ודאיים ועוד 2000 המחכים לאישור נוסף.

במרץ 2016 תועדה לראשונה באמצעות הטלסקופ תחילת התרחשות סופרנובה.

סיום המשימה
ב־30 באוקטובר 2018 הודיעה נאס"א על סיום משימתו של טלסקופ החלל קפלר, עקב סיום הדלק במיכלי הגשושית. סיום הדלק מונע אפשרות כיוון הטלסקופ וביצוע משימותיו.
קפלר פעל במשך 9.6 שנים, ועד לרגע הפסקת המשימה הצליח לגלות 2,662 כוכבי לכת חוץ שמשיים, לתעד 61 סופר נובות ולצפות ב-530,506 כוכבים. הנתונים הרבים שהשאיר עדיין דורשים פיענוח, והותירו משימות מדעיות רבות לעתיד.

ראו גם
 תוכנית דיסקברי
 קפלר-11

קישורים חיצוניים

 
 

 
 עמוד המשימה באתר נאס"א
 רשימת האובייקטים שהתגלו על ידי הטלסקופ
 
 
 חדשות מרתקות מקפלר בבלוג "דבר דבור על אפניו".
 
 
 " Kepler, NASA’s Revolutionary Planet-Hunting Telescope, Is Dead" By Mike Wall, SPACE.com on October 30, 2018
 נתונים על תגליות טלסקופ החלל קפלר
 לוח זמנים והיסטוריה של המשימה, אתר נאס"א

הערות שוליים 

תוכנית דיסקברי
לוויינים אמריקאיים
קפלר
כוכבי לכת חוץ-שמשיים