NASA潘多拉任务启动系外行星及其宿主恒星研究

潘多拉（Pandora）是NASA最新的系外行星任务，也是该机构天体物理学先驱计划（Astrophysics Pioneers program）发射的第一颗卫星，现在正在对我们太阳系之外的世界及其轨道恒星进行独特的观测。该任务将确定至少20颗系外行星的大气成分，包括雾霾、云层和水的存在。

“潘多拉的数据将有助于弥合我们关于行星及其宿主恒星知识的一个重大空白，因为目前我们还不能完全确定恒星的光如何影响对系外行星大气成分的测量，”潘多拉任务的首席研究员、位于马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心（Goddard Space Flight Center）的Elisa Quintana说。“我们设计了潘多拉航天器及其深入的观测计划，以更好地理解这个棘手的问题。”

任务的结果将为解释NASA詹姆斯·韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）以及未来专注于寻找宜居世界的观测站的测量结果奠定坚实的基础。事实上，潘多拉的近红外探测器原本是为韦伯准备的备用件。

“航天器状态良好，所有仪器的表现都超出了我们的预期，”潘多拉任务的副项目经理、位于加利福尼亚州的劳伦斯利弗莫尔国家实验室（Lawrence Livermore National Laboratory）的Jordan Karburn说。“我们团队在整个调试过程中的辛勤工作得到了回报，我们现在可以自信地开始科学研究了。”

潘多拉任务说明信息图

潘多拉于1月11日发射到近地轨道，是一颗雄心勃勃的小型卫星（SmallSat），由NASA的天体物理学先驱计划资助。先驱计划旨在通过快节奏、低成本的 missions 探索关于宇宙的引人入胜的问题，这些任务需要比通常更高的失败容忍度。

三个因素使潘多拉独一无二。它携带了一台新颖的全铝望远镜，直径约18英寸（45厘米），它将同时以可见光和红外光研究行星及其宿主恒星，并且它将比韦伯等旗舰观测站能够观测目标的时间长得多。

望远镜可以在行星从我们的视角经过其恒星前方时对行星大气进行采样。在这次称为凌星的事件中，一些星光在到达我们之前掠过行星大气。当这些光与大气分子相互作用时，它们的化学指纹就会嵌入其中。对于每个分子，天文学家会在特征波长处看到亮度下降。

但我们的仪器也看到来自整个恒星的光，而不仅仅是掠过行星的光。恒星表面并不均匀。它们有更热、更亮的区域，称为光斑，以及更冷、更暗的区域，类似于太阳黑子。两者都可以随着恒星旋转而增长、缩小和改变位置。

“水是我们测量以了解系外行星大气成分和物理条件的最重要分子之一，”位于剑桥的麻省理工学院（Massachusetts Institute of Technology）的团队成员Benjamin Rackham说。“但恒星上的特征会扭曲我们正在寻找的水信号。潘多拉旨在解开行星和恒星的信号，帮助我们更准确地理解行星，并为最终研究可能孕育生命的行星奠定基础。”

NASA戈达德太空飞行中心

潘多拉的望远镜由利弗莫尔和位于新罕布什尔州基恩的康宁特种材料公司（Corning Specialty Materials）联合开发，其探测器构成了任务的核心。探测器将同时捕获恒星在可见光下的亮度及其近红外光谱，同时还在行星凌星时获取行星的近红外光谱。在其为期一年的主要任务中，潘多拉将至少观测20颗系外行星，每次观测10次，每次持续24小时，每次观测都包含一次凌星。

“潘多拉的优势在于它能够在多个波长下长时间观测目标，这是像韦伯这样高需求的旗舰任务无法常规做到的，”任务的项目科学家、NASA戈达德的Knicole Colón说。“结合潘多拉和韦伯的数据，将独特地使科学家能够确定恒星表面的特性，并干净地分离恒星和行星信号。”

潘多拉由NASA戈达德太空飞行中心领导。劳伦斯利弗莫尔国家实验室提供任务的项目管理和工程。潘多拉的望远镜由康宁制造，并与利弗莫尔合作开发，利弗莫尔还开发了成像探测器组件、任务控制电子设备以及所有支持的热和机械子系统。红外传感器由NASA戈达德提供。蓝峡谷技术公司（Blue Canyon Technologies）提供了总线，进行了航天器组装、集成和环境测试，并提供任务运营支持。NASA位于加利福尼亚硅谷的艾姆斯研究中心（Ames Research Center）执行任务的数据处理。潘多拉的科学数据可在NASA系外行星档案（NASA Exoplanet Archive）中获取，该档案由位于帕萨迪纳的加州理工学院（California Institute of Technology）的IPAC运营。亚利桑那大学（University of Arizona）领导潘多拉的任务运营并为其科学计划做出贡献。许多其他大学也支持科学团队。

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