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?