Teleskop luar angkasa Kepler

Misi Kepler (Kepler Mission) menggunakan teleskop luar angkasa NASA yang dirancang untuk mencari planet mirip Bumi yang sedang mengorbit bintang lain. Mengorbit Matahari setidaknya 3,5 tahun, Kepler akan menggunakan fotometer luar angkasa yang dikembangkan NASA, untuk terus memonitor kecemerlangan lebih dari 100.000 bintang yang berada dalam medan pandangnya yang tetap pada satu tempat. Data yang dikumpulkan dari pengamatan ini akan dianalisis untuk mendeteksi fluktuasi periodik yang menandakan adanya eksoplanet yang sedang transit. Nama misi ini untuk menghormati Johannes Kepler.

Kepler merupakan misi di bawah Program Discovery NASA yang merupakan misi berbiaya murah, dan berfokus pada sains. Fasilitas NASA, Ames Research Center adalah organisasi rumah dari investigator sains utama dan bertanggung jawab dalam pengembangan bagian sistem di bumi, operasi misi dan analisis data sains. Pengembangan misi Kepler dikelola oleh Jet Propulsion Laboratory di NASA. Ball Aerospace & Technologies Corp. bertanggungjawab untuk mengembangkan sistem penerbangan Kepler.

Wahana antariksa Kepler diluncurkan pada 6 Maret 2009, pada jam 22:49 waktu setempat (7 Maret, 03:49 UTC).

Tujuan dan metode 

Tujuan ilmiah Misi Kepler adalah untuk mengeksplorasi struktur dan keragaman sistem keplanetan. Hal ini dicapai dengan mensurvei sampel besar dari bintang-bintang untuk mencapai beberapa tujuan:

 Menentukan berapa banyak planet seukuran bumi dan planet yang lebih besar yang ada di atau dekat zona laik huni pada beranekaragam tipe spektrum bintang
 Menentukan rentang ukuran dan bentuk orbit planet-planet ini
 Memperkirakan banyaknya planet yang ada dalam sistem bintang ganda
 Menentukan rentang ukuran orbit, terang, ukuran, massa, dan kerapatan dari planet-planet berperiode pendek
 Mengidentifikasi anggota tambahan tiap sistem keplanetan yang ditemukan menggunakan teknik lain
 Menentukan properti bintang-bintang itu yang menjadi pusat sistem keplanetan

Sejauh ini, sebagian besar eksoplanet yang dideteksi oleh proyek lain adalah planet raksasa, kebanyakan seukuran Jupiter atau lebih besar. Kepler dirancang untuk mencari planet yang 30 hingga 600 kali lebih kecil, dekat pada besar massa Bumi. Metode yang digunakan, metode transit, melibatkan pengamatan transit berulang planet-planet di depan bintang mereka, yang menyebabkan sedikit berkurangnya magnitudo tampak bintang itu, pada kisaran 0,01% untuk planet seukuran Bumi. Derajat pengurangan kecemerlangan ini dapat dipakai untuk menyimpulkan massa planet tersebut, dan selang waktu antar transit dapat dipakai untuk memperkirakan ukuran orbit planet dan memperkirakan suhunya.

Peluang acak orbit planet yang berada di garis pandang ke suatu bintang adalah diameter bintang itu dibagi dengan diameter orbit. Untuk planet mirip Bumi berjarak 1 SA yang sedang transit pada suatu bintang mirip Matahari probabilitasnya adalah 0,465%, atau sekitar 1 dalam 215. Pada 0,72 SA (jarak orbit Venus) probabilitasnya sedikit lebih besar, 0,65%; planet yang demikian semestinyalah mirip Bumi jika bintang pusatnya adalah bintang tipe-G akhir seperti Tau Ceti. Selain itu, karena planet pada sistem yang diketahui cenderung mengorbit pada bidang yang sama, kemungkinan banyak deteksi di sekitar bintang tunggal sebenarnya cukup tinggi. Sebagai contoh, jika misi mirip Kepler milik alien mengamati Bumi transit pada Matahari, peluangnya adalah 12% untuk juga melihat transit Venus.

Misi Kepler memiliki probabilitas yang jauh lebih besar untuk mendeteksi planet mirip Bumi daripada teleskop luar angkasa Hubble, karena medan penglihatannya (kira-kira 10 derajat persegi), dan akan ditujukan untuk mendeteksi transit planet. Kontras dengan itu, teleskop Hubble digunakan untuk menjawab berbagai pertanyaan dan jarang terus-menerus mengarah hanya pada satu medan bintang. Misi ini dirancang untuk mengamati 100.000 bintang secara bersamaan, mengukur variasi kecemerlangan mereka setiap 30 menit. Hal ini memberi peluang yang lebih baik untuk melihat transit. Selain itu, peluang 1 dalam 215 berarti bahwa jika 100% bintang yang diamati berdiamater tepat sama dengan Matahari, dan masing-masing punya satu planet terestrial mirip Bumi pada orbit yang identik dengan orbit Bumi, Kepler akan menemukan sekitar 465 buah planet. Karena itu, misi ini cocok untuk menentukan frekuensi planet mirip Bumi di sekitar bintangnya.

Karena Kepler harus melihat sedikitnya tiga transit untuk meyakinkan peredupan itu disebabkan oleh planet, dan karena planet yang lebih besar memberi sinyal yang lebih mudah dicek, para ilmuan mengharapkan hasil pertama yang dilaporkan akan berupa planet yang lebih besar daripada Jupiter dengan orbit yang kecil. Ini dapat dilaporkan hanya dalam beberapa bulan operasi. Planet yang lebih kecil, dan planet yang lebih jauh dari Mataharinya akan memakan waktu lebih lama, dan menemukan planet yang sebanding dengan Bumi diharapkan memerlukan waktu tiga tahun atau lebih lama.

Data dari misi ini juga akan digunakan untuk mempelajari bermacam-macam bintang variabel dan melakukan asteroseismologi, terutama pada bintang yang menunjukkan osilasi mirip Matahari.

Status 

Pada bulan Januari 2006, proyek Kepler ini ditunda delapan bulan karena pemotongan anggaran dan konsolidasi di NASA. Lalu ditunda lagi selama 4 bulan pada Maret 2006 karena masalah keuangan. Pada masa ini antena high-gain diubah dari desain bergimbal menjadi desain yang tetap pada rangka wahana itu untuk mengurangi ongkos dan kerumitan, pada biaya satu hari pengamatan per bulan.

Observatorium ini diluncurkan diluncurkan pada 7 Maret 2009 jam 03:49:57 UTC dengan roket Delta II dari Cape Canaveral Air Force Station, Florida. Peluncuran itu benar-benar sukses dan ketiga tingkat peluncurannnya berhasil dilalui pada jam 04:55 UTC. Penutup teleskop itu lepas pada 7 April 2009 dan gambar cahaya petamanya diambil pada hari berikutnya. Pada tanggal 20 April, diumumkan bahwa tim sains Kepler menyimpulkan bahwa perbaikan lebih jauh pada fokusnya akan meningkatkan kembalian ilmiahnya. Oleh karena itu, perbaikan lebih jauh sedang dilakukan meskipun hal ini mungkin menunda proses pengukuran yang aktual. Pada tanggal 23 April 2009 diumumkan bahwa fokusnya telah berhasil dioptimasi dengan memindahkan cermin utamanya 40 mikron (1,6 perseribu inci) menuju bidang fokus dan memiringkan cermin utama itu 0,0072 derajat. Pada 12 Mei 2009 jam 5:01 p.m. Waktu pasifik (17:01 UTC-8) Kepler berhasil menyelesaikan tahap persiapan bekerjanya dan memulai pencariannya terhadap planet-planet di sekitar bintang-bintang lain. Pada 19 Juni 2009, wahana itu mengirim data sins pertamanya ke Bumi. Akan tetapi, Kepler telah memasuki safe mode ('mode aman') dua kali pada hari-hari terkini, pada 15 Juni, lalu pada 2 Juli. Pada kedua kasus itu ini desebabkan oleh reset prosesor. Para insinyur mengevaluasi data untuk menentukan akar permasalaahnnya. Wahana itu beroperasi normal lagi pada 3 Juli dan data sainsnya yang dikumpulkan sejak 19 Juni diunduh pada hari itu.

Sejak Juli 2012, Kepler mengalami kerusakan permanen. Roda reaksi, yang berfungsi seperti giroskop untuk mengarahkan Kepler ke koordinat yang akurat, tidak berfungsi. Usaha perbaikan secara jarak jauh tidak membuahkan hasil. Saat ini Kepler ditempatkan pada status "point rest state", yang bertujuan menjaga orbit Kepler dengan penggunaan bahan bakar yang minimal. Meski begitu, sebenarnya Kepler telah menyelesaikan misi utamanya sejak 2012 dan akan dimanfaatkan sebisa mungkin untuk menyelesaikan misi tambahan yang tersisa.

Rincian misi 

[[Berkas:20090408 Kepler mission.jpg|jmpl|kiri|Foto resolusi tinggi yang diambil Kepler pada tanggal 8 April 2009. Utara langit ada di kiri.a]]

Kepler tidak mengorbit Bumi melainkan mengorbit Matahari mengikuti Bumi sehingga Bumi tidak menghalangi bintang yang terus-menerus diamati dan fotometernya tidak terpengaruh cahaya yang datang dari Bumi. Orbit ini juga menghindari usikan gravitasi dan torsi yang ada di orbit Bumi, sehingga menghasilkan bidang pandang yang lebih stabil. Fotometer itu mengarah ke medan di rasi bintang utara dari Cygnus, Lyra dan Draco, yang cukup melenceng dari bidang ekliptika, sehingga sinar Matahari tidak pernah memasuki fotometer itu selama wahana itu mengorbit Matahari. Cygnus juga pilihan pengamatan yang bagus karena ia tidak dikaburkan oleh benda-benda sabuk Kuiper ataupun sabuk asteroid.

Manfaat tambahan lainnya dari pilihan itu adalah bahwa Kepler menunjuk pada arah gerakan Tata Surya di sekitar galaksi Bima Sakti. Maka, bintang yang diamati oleh Kepler secar kasar berjarak sama dari pusat galaksi seperti halnya Tata Surya, dan juga dekat dengan bidang galaksi itu. Fakta ini penting jika posisi di galaksi itu menyangkut kelaikhunian, seperti yang diperkirakan oleh hipotesis Bumi Jarang.

Wahana antariksa ini massanya kira-kira 1039 kg, mempunyai aperture (lubang masuk cahaya) 0,95 m, cermin utama 1,4 m (yang terbesar dari teleskop manapun di luar orbit Bumi). Wahana itu juga mempunyai 105 deg² (sekitar 12 derajat diameter) medan pandang yang kira-kira ekivalen dengan satu genggaman tangan pada panjang lengan. Fotometer itu mempunyai fokus lunak untuk menghasilkan fotometri yang sangat bagus, bukan citra yang tajam. Combined differential photometric precision (CDPP presisi fotometrik diferensial yang digabungkan) untuk m(V)=12 bintang mirip Matahari selama 6,5 jam integrasi menghasilkan 20 ppm (part per million'' = bagian perjuta), termasuk variabilitas harapan bintang pada 10 ppm. Transit mirip Bumi menghasilkan perubahan kecemerlangan 84 ppm dan berlangsung selama 13 jam saat ia melintasi bagian tengah bintang. Bidang fokusnya terbuat dari 42 buah 1024 × 2200 CCD dengan piksel 27 mikrometer, menjadikannya kamera terbesar yang diluncurkan ke luar angkasa dengan resolusi 95 megapiksel. Jajaran itu didinginkan oleh pipa panas yang dihubungkan dengan radiator eksternal. CCD-CCD itu membaca tiap 6 detik dan bersama-sama menambahkan data di wahana itu selama 30 menit. Hanya piksel yang menjadi perhatian dari tiap bintang sasaran yang disimpan dan ditelemeter ke permukaan Bumi. Biaya daur-hidup misi ini diperkirakan US$600 juta, termasuk pendanaan selama 3,5 tahun operasi.

Operasi misi 

Misi Kepler dioperasikan dari Boulder, Colorado, oleh Laboratory for Atmospheric and Space Physics (LASP). Jajaran panel surya akan diputar menghadap Matahari saat solstis (titik balik Matahari) dan equinoks (waktu siang dan malam sama/matahari berada di atas katulistiwa). Pemutaran ini akan dipakai untuk mengatur jumlah sinar Matahari yang mengenai jajaran panel surya itu dan menjaga radiator panas menunjuk ke arah angkasa jauh. Secara bersama-sama, LASP dan Ball Aerospace & Technologies Corp. (yang bertanggung jawab membuat wahana itu dan instrumennya) mengendalikan wahana itu dari pusat operasi misi yang terletak di kampus riset University of Colorado. LASP melakukan perencanaan misi esensial dan koleksi mula-mula dan distribusi dari data sains itu.

NASA mengontak wahana itu menggunakan hubungan komunikasi pita X dua kali seminggu untuk memberi perintah dan perbaharuan status. Data ilmiah diunduh sekali sebulan menggunakan hubungan pita Ka pada kecepatan transfer maksimum 4,33 Mb/s. Wahana Kepler melakukan analisis parsialnya sendiri di wahana itu dan hanya memancarkan data ilmiah yang dianggap perlu bagi misi itu untuk menghemat bandwidth.

Telemetri data ilmiah yang dikumpulkan selama operasi misi di LASP dikirim untuk diproses di Kepler Data Management Center (DMC), yang terletak di Space Telescope Science Institute di kampus The Johns Hopkins University di Baltimore, Maryland. Telemetri data ilmiah didekode dan diolah menjadi hasil data ilmiah format-FITS tak terkalibrasi oleh DMC, yang dialihkan ke Science Operations Center (SOC) di NASA Ames Research Center, untuk kalibrasi dan pemrosesan akhir. Akhirnya SOC akan mengembalikan hasil data yang dikalibrasi dan hasil saintifik kembali ke DMC untuk pengarsipan jangka panjang, dan didistribusikan kepada ahli astronomi di seluruh dunia melalui Multimission Archive di STScI (MAST).

Eksoplanet yang diketahui berada dalam medan pandang Kepler 

Gambar di kanan, adalah gambar yang diperbesar dari gambar penuh medan pandang yang ditunjukkan di atas. Gambar ini juga mengidentifikasi sistem TrES-2b dan dengan jelas menunjukkan bintang ganda induknya, GSC 03549-02811, di rasi bintang Draco.

Kepler memiliki medan pandang yang tetap di langit. Diagram di kiri memperlihatkan koordinat langit dan di mana medan detektor berada, bersamaan dengan lokasi beberapa bintang-bintang yang terang. Diagram ini ditunjukkan dengan utara langit di sudut kiri atas. Klik diagram itu untuk melihat tampilan yang detail.

Situs misi ini memiliki kalkulator  yang akan menentukan jika objek yang diketahui berada dalam medan pandang dan kalau begitu ia akan tampak dalam aliran data output detektor foto itu.

Di bawah ini adalah tabel dari sistem keplanetan luar surya yang diketahui dari daftar planet-planet ekstrasurya yang jatuh pada medan pandang Kepler diurutkan berdasarkan asensio rekta.

Sekarang dengan beroperasinya Kepler proyek itu diharapkan dengan cepat mengkonfirmasi tiga eksoplanet yang diketahui sedang transit dalam medan pandang Kepler.

Catatan 
 Catatan a: Gambar-gambar itu diputar berlawanan arah jarum jam kira-kira 130° dari orientasi detektor itu terhadap langit.

Lihat pula 
 PlanetQuest
 COROT – (COnvection ROtation and planetary Transits)
 Darwin Mission
 New Worlds Mission (NWM)
 Space Interferometry Mission (SIM)
 Spitzer Space Telescope (SST)
 Terrestrial Planet Finder (TPF)
 Daftar planet luar surya yang ditemukan menggunakan teleskop luar angkasa Kepler

Rujukan

Pranala luar 

 Situs web Misi Kepler di www.nasa.gov
 Kepler Mission Profile  oleh NASA's Solar System Exploration
 Kepler Asteroseismic Science Consortium (KASC) 
Katalog dan database eksoplanet
 "The Extrasolar Planets Encyclopaedia" (Paris Observatory)
 "The Habitable Exoplanets Catalog" (PHL/UPR Arecibo)
 "New Worlds Atlas"  (NASA/JPL PlanetQuest)

NASA
Teleskop luar angkasa
Proyek pencarian eksoplanet
Satelit buatan yang mengorbit Matahari
Prob antariksa yang diluncurkan tahun 2009