Teleskop luar angkasa Kepler
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.