开普勒空间望远镜

开普勒太空望远镜（Kepler），也称为开普勒空间望远镜，是世界上第一个用于探测太阳系外类地行星的航天器。它于2009年3月6日从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地发射。这将是美国国家航空航天局发射的第一个探测类地行星的探测器。在至少3年半的任务期内，开普勒太空望远镜将观测天鹅座和天琴座约10万个恒星系统，寻找类地行星和生命的迹象。根据美国国家航空航天局发布的信息，开普勒太空望远镜配备了一个直径为95厘米的透镜光度计，该光度计将通过观察行星凌日现象来寻找地外类地行星。

该望远镜观测了天鹅座中约有 190,000 颗恒星的固定部分星空，以使用凌日法发现太阳系外行星。 该项目的一个特定目标是发现相对较小的行星（如我们的地球或更小的行星），从而发现可能适合居住的太阳系外行星。 同时，它提供了关于变星的基本数据，以便能够得出关于内部发生的过程的结论。 开普勒的任务最初定为三年半。 2012 年 11 月，它被延长了最多四年。

为了能够尽可能不受干扰地进行观测，望远镜没有进入绕地球轨道。 相反，开普勒所处的太阳轨道与地球的轨道周期（372.5 天）和偏心率略有不同。 多年来，探测器跟随地球，离地球越来越远。 这使得监测观测区域成为可能，而不会受到地球的周期性遮挡，并且干扰最小。

这架 1,039 千克、16 英尺高的望远镜使用光度计测量恒星的亮度，以确定表明行星从恒星和太空望远镜之间经过的亮度波动。 开普勒在几年的时间里在给定区域同时观测了超过 100,000 个恒星系统。

开普勒光度计的光学元件被设计成施密特望远镜。 施密特板的直径为 0.95 米，主镜的直径为 1.4 米。焦点处是一个由 42 个 CCD 传感器组成的阵列，可监控 105 平方度的视场，大约相当于伸出手掌的大小手臂可以。 每个 CCD 传感器的尺寸为 50mm × 25mm，分辨率为 2200 × 1024 像素，使相机的总像素达到 95 兆像素。 为了提高光度精度，光学器件略微散焦，并且还安装了 430-890 nm 波长的带通。

观测数据以高达 4.33125 Mbps 的 Ka 波段传输到地面站。 为了控制卫星，使用 X 波段，上行链路为 7.8125 bps 至 2 kbps，下行链路为 10 bps 至 16 kbps。 2018 年 10 月，开普勒距离地球约 1.5 亿公里，一个方向的信号大约需要 500 秒。

对于地球大小的太阳系外行星的凌日，太空望远镜预计会发生 0.1‰ 的日食（地球和太阳为 0.084‰）。 这发生在恒星图像前面的中央通道持续大约半天的时间（地球和太阳 13 小时）。 如果通道不在中心，则变暗时间会更短。 如果对于这颗恒星，同样的亮度变化再重复两次，并且两次间隔相同，并且可以排除信号的其他原因（例如双星），则假定固定轨道上的行星是原因并且被认为是被发现的。 从这样确定的轨道周期和亮度的变化，根据开普勒定律可以确定行星的轨道和大小。 行星上的温度及其可能的宜居性可以通过相应确定的已发现系外行星与其太阳的距离以及该太阳的光度（根据光度等级和光谱等级确定）来近似计算。 由于计划的轨道倾角不同然而，由于我们的视线，只有一小部分类地行星具有从我们的方向可以观察到的掩星。 从地球上观测到这种凌日现象的概率只是恒星半径与行星轨道半径的商，即地球和太阳的情况下为 0.465%。