瘾科学：用 9400 万像素来找外星地球

由 Andy Yang 于 8 months 之前发表

美国太空总署的刻卜勒（Kepler）任务宇宙飞船于于北京时间昨天（3/8）上午顺利升空，开始进行为期三年半，寻找类地行星的任务。整架宇宙飞船基本上就是台巨大的数码相机 -- 上图那块闪亮亮的板子就是它的感光器，一共由 42 块 50x25mm，分辨率 2200x1024 的 CCD 所组成，总分辨率大约 9400 万像素。不过话虽如此，它的任务要求却是要拍出不清楚的照片！为什么呢？看继续阅读啰～

这就要从刻卜勒任务是在做什么的说起了。小姜曾在「科幻与现实：外星人」一文中短暂地提到过这台小太空探测船，简单来说，它是用装载的 CCD 持续不断地扫瞄一小块天空，监控这块星空中所有 16 星等以下的主序星（大约有十万多颗），看看它们有没有因为行星通过恒星之前，而发生的亮度上的微小变化。为了让这个亮度变化更明显，Kepler 故意让焦距不清楚，让每颗星的光点都分布在多个 CCD 的像素上，增加敏感度的同时，也减少误判的机会。

上图是刻卜勒的观察范围，大约在天鹅座的天津四（Deneb）和天琴座的织女星（Vega）之间。为了选出这块范围，科学家可是煞费苦心：首先，这块位置必须要随时都能看到，不被遮掩，因此不能在黄道面上，也不能在库柏带的范围内。为了同样的理由，刻卜勒并不是绕着地球转的卫星，而是和地球共享相同的轨道，一起绕着太阳公转，如此一来才能保证刻卜勒的视角不会被地球遮到。在撇开挡人的星体和太阳的干扰后，接下来就是要星空中星体最密集的区域，而这点当仁不让的就是银河的方向了，但又不能对准银河的正中央，因为有宇宙尘，所以最后就选了这个星球密集，又没有什么阻挡的 FOV。

要确定有到了行星，必须要至少确实地观察到三次行星通过事件，以类似地球的行星绕着类似太阳的星球公转的情况为例，大约就要持续观察三年，再加上一些数据处理的时间，因此将任务长度定为三年半。其实要观察到行星通过事件是很不容易的 -- 行星必须要刚好从地球和外星球之间的那个小缝里通过，才能被刻卜勒看到，所幸刻卜勒观察的样本数够大，应该还是能用统计的方式回答那个老问题：

地球这样的行星，到底罕不罕见？

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