Тип миссии | Экзопланетология , астрофизика |
---|---|
Оператор | Швейцарское космическое бюро / ЕКА |
ИДЕНТИФИКАТОР КОСПАР | 2019-092Б |
Номер SATCAT | 44874 |
Веб-сайт | cheops.unibe.ch sci.esa.int/cheops |
Продолжительность миссии | 3,5 года (номинальный) + 3 года (продленный) [1] Прошло: 5 лет, 1 месяц и 6 дней (в процессе) |
Свойства космического корабля | |
Тип космического корабля | Космическая обсерватория |
Автобус | SEOSAT [2] |
Производитель | Airbus Defence and Space ( Испания ) |
Стартовая масса | 273 кг [3] |
Масса полезной нагрузки | 58 кг [4] |
Размеры | 1,5 × 1,5 × 1,5 м (4 фута 11 дюймов × 4 фута 11 дюймов × 4 фута 11 дюймов) |
Власть | 64 Вт [5] |
Начало миссии | |
Дата запуска | 18 декабря 2019 г., 08:54:20 UTC [6] |
Ракета | Союз-СТ-А / Фрегат-М (Союз ВС23) [7] [8] |
Стартовая площадка | Центр пространственных исследований Гайаны , ELS |
Подрядчик | Арианспейс |
Параметры орбиты | |
Система отсчета | Геоцентрическая орбита [9] |
Режим | Солнечно-синхронная орбита |
Высота перигея | 712 км (442 мили) |
Апогей высоты | 715 км (444 мили) |
Наклон | 92.80° |
Период | 90.00 минут |
Главный телескоп | |
Тип | ПЗС-матрица с обратной подсветкой и покадровым переносом по методу Ричи-Кретьена |
Диаметр | 32 см [10] |
Фокусное отношение | f/8 |
Длины волн | 330–1100 нм |
Транспондеры | |
Емкость | 1,2 Гбит/день нисходящая линия [11] |
Инструменты | |
Фотометр [12] | |
Патч миссии CHEOPS |
CHEOPS ( CH aracterising Ex OP lanets S atellite) — европейский космический телескоп . Его цель — определить размер известных экзопланет , что позволит оценить их массу, плотность, состав и формирование. Запущенный 18 декабря 2019 года, он является первой миссией класса Small в научной программе ESA Cosmic Vision . [13]
Малый спутник оснащен оптическим телескопом Ричи–Кретьена с апертурой 30 см, установленным на стандартной малой спутниковой платформе. Он был выведен на солнечно-синхронную орбиту высотой около 700 км.
К концу 2010 -х годов были обнаружены тысячи экзопланет ; [14] некоторые из них имеют минимальные измерения массы с помощью метода лучевой скорости, в то время как другие, которые, как было замечено, проходят мимо своих родительских звезд, имеют измерения их физического размера. На сегодняшний день лишь немногие экзопланеты имеют высокоточные измерения как массы, так и радиуса, что ограничивает возможность изучения разнообразия объемной плотности , которое могло бы дать подсказки относительно того, из каких материалов они сделаны и какова история их формирования. [15]
За запланированную миссию продолжительностью 3,5 года CHEOPS должен измерить размер известных транзитных экзопланет, вращающихся вокруг ярких и близких звезд, [16] а также искать предсказанные транзиты экзопланет, ранее открытых с помощью лучевой скорости. Ученые, стоящие за проектом, ожидают, что эти хорошо охарактеризованные транзитные экзопланеты станут главными целями для обсерваторий, таких как космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) или чрезвычайно больших телескопов . [17]
В 2023 году миссия была продлена до 2026 года. Ожидается, что в ходе продленной миссии CHEOPS также будет искать экзолуны. [1]
Организованный как партнерство между Европейским космическим агентством (ESA) и Швейцарским космическим офисом , CHEOPS был выбран в октябре 2012 года из 26 предложений в качестве первой космической миссии S-класса («малой») в программе ESA Cosmic Vision . [16] ESA является архитектором миссии и отвечает за закупку космического корабля и возможностей запуска. Проект возглавляет Центр космоса и обитаемости в Университете Берна , Швейцария, с участием других швейцарских и европейских университетов. Главным исследователем научного инструмента является Вилли Бенц в Университете Берна, а главным ученым из ESA является Кейт Айзек . После этапа конкурса в качестве строителя космического корабля была выбрана компания Airbus Defence and Space в Испании. [7] [18] Стоимость миссии ESA ограничена 50 миллионами евро. [7] Media Lario Srl (Италия) отвечала за оптическую отделку основного оптического элемента. [19]
CHEOPS был запущен на борту ракеты -носителя «Союз-СТА» 18 декабря 2019 года в 08:54:20 UTC из Центра космических исследований Гвианы (CSG) в Куру , Французская Гвиана . [6] [20] CHEOPS отделился через два часа и 23 минуты после старта. [21] Основной полезной нагрузкой был первый спутник созвездия второго поколения COSMO -SkyMed ASI , CSG 1. Ракета-носитель также вывела на орбиту три кубсата , включая OPS-SAT ЕКА . [13] CHEOPS вышел на солнечно-синхронную полярную орбиту высотой 712 км (442 мили) .
После того, как 29 января 2020 года была открыта крышка телескопа, [22] CHEOPS сделал свое первое световое изображение 7 февраля 2020 года. Изображение сосредоточено на звезде HD 70843, желто-белой звезде, расположенной примерно в 150 световых годах от нас. Звезда была выбрана из-за ее яркости и положения на небе. Звезды на изображении размыты, что и предполагалось. Расфокусированное зеркало распределяет свет звезды по многим пикселям детектора, делая измерения звездного света более точными. [23] Первые световые изображения были лучше, чем ожидалось от тестов в лаборатории. Изображения были более гладкими и симметричными, что могло уменьшить шум, вызванный детектором и космическим кораблем. [24]
В апреле 2020 года телескоп начал научную эксплуатацию. [25]
Спутник имеет размеры приблизительно 1,5 × 1,5 × 1,5 м (4 фута 11 дюймов × 4 фута 11 дюймов × 4 фута 11 дюймов) и шестиугольную базовую структуру. Спутниковая платформа космического корабля CHEOPS основана на платформе SEOSAT . [11]
Солнцезащитный козырек, установленный на платформе, защищает радиатор и корпус детектора от солнца, а также имеет солнечные панели для подсистемы электропитания. Солнцезащитный козырек охватывает шестиугольную шину. [11]
Система управления стабилизирована по 3 осям , но заблокирована в надире , что гарантирует, что одна из осей космического корабля всегда направлена на Землю . Во время каждого оборота космический корабль будет медленно вращаться вокруг линии визирования телескопа, чтобы удерживать радиатор фокальной плоскости ориентированным в сторону холодного космоса, обеспечивая пассивное охлаждение детектора. Типичная продолжительность наблюдения составит 48 часов. Во время типичного 48-часового наблюдения CHEOPS будет иметь стабильность наведения лучше восьми угловых секунд при 95% достоверности. [11] [26]
Детектор, вспомогательная электроника, телескоп, задняя оптика, компьютер прибора и оборудование для терморегулирования известны под общим названием CHEOPS Instrument System (CIS). Требуемая фотометрическая точность будет достигнута с помощью однокадрового детектора с обратной подсветкой на основе прибора с зарядовой связью (ПЗС) от Teledyne e2v с разрешением 1024 × 1024 пикселей и шагом пикселя 13 мкм . ПЗС установлена в фокальной плоскости телескопа и будет пассивно охлаждаться до 233 К (−40 °C) с температурной стабильностью 10 мК. Телескоп представляет собой одиночный среднеразмерный f/8, осевой телескоп Ричи-Кретьена с апертурой 32 см (13 дюймов), установленный на жесткой оптической скамье . [27] Женевский университет и Бернский университет предоставили мощный фотометр . [12] Изображения целевых звезд намеренно расфокусированы для обеспечения точной фотометрии. [23]
Две титановые пластины с тысячами миниатюрных рисунков детей были прикреплены к CHEOPS. Каждая пластина имеет размеры около 18 × 24 см (7,1 × 9,4 дюйма). Таблички, подготовленные командой Бернского университета прикладных наук, были представлены на специальной церемонии в RUAG 27 августа 2018 года. [28] Отдельные рисунки можно найти на веб-сайте CHEOPS, нажав на карту Европы. [29]
Основная цель CHEOPS — точное измерение размера (радиуса) экзопланет, для которых наземные спектроскопические исследования уже дали оценки массы. Знание как массы, так и размера экзопланет позволит ученым определить плотность планет и, таким образом, их приблизительный состав, например, являются ли они газообразными или каменистыми . CHEOPS — наиболее эффективный инструмент для поиска неглубоких транзитов и определения точных радиусов известных экзопланет в диапазоне масс от суперземли до Нептуна (1-6 радиусов Земли). [7]
CHEOPS измеряет фотометрические сигналы с точностью, ограниченной шумом звездных фотонов 150 ppm /мин для звезды 9-й величины . Это соответствует транзиту планеты размером с Землю, вращающейся вокруг звезды 0,9 R ☉ за 60 дней, обнаруженному с транзитом S/N >10 (глубина транзита 100 ppm). Например, транзит размером с Землю через звезду G создает глубину 80 ppm [ необходимо дополнительное объяснение ] .
Различные научные задачи требуют 500 отдельных целевых указаний. Если предположить, что на указание тратится 1 час, то продолжительность миссии оценивается в 1175 дней или 3,2 года. Вместе с 20% открытого времени, доступного для сообщества, общая продолжительность миссии CHEOPS оценивается в 3,5 года. [30]
Космический аппарат питается от солнечных панелей , которые также являются частью его солнцезащитного экрана . Они обеспечивают непрерывную мощность 60 Вт для работы приборов и позволяют передавать данные со скоростью не менее 1,2 гигабит в день. [11] Сбор данных начался в начале 2020 года. [31]
Восемьдесят процентов времени научных наблюдений на CHEOPS посвящено Программе гарантированного наблюдения за временем CHEOPS (GTO), находящейся в ведении Научной группы CHEOPS (под председательством Дидье Кело ). [32] Большая часть программы GTO включает в себя характеристику известных транзитных экзопланет и улучшение известных параметров. Часть программы GTO заключается в поиске транзитов известных экзопланет, которые были подтверждены другими методами, такими как радиальная скорость , но не транзитным методом. Другая часть программы GTO включает в себя исследование мультисистем и поиск дополнительных планет в этих системах, например, с использованием метода транзитно-временных вариаций (TTV). [33]
Остальные 20% времени научных наблюдений на CHEOPS предоставляются научному сообществу в форме программы гостевых наблюдателей (GO), запущенной ESA. Исследователи могут подавать предложения о наблюдениях с CHEOPS через ежегодную программу Announcements of Opportunity (AO). [34] Одобренные проекты AO-1 включают наблюдения за горячими юпитерами HD 17156 b , Kelt-22A b, [35] теплым юпитером K2-139b, [36] мультисистемами GJ 9827 , K2-138 , экзопланетой DS Tuc Ab , [37] 55 Cancri e (вероятно, GTO), [38] [39] WASP-189 b [40] и другие наблюдения, связанные с наукой об экзопланетах, такие как планеты вокруг быстро вращающихся звезд, планетный материал вокруг белых карликов и поиск транзитных экзокомет вокруг 5 Vulpeculae . [41]
HD 108236 f был обнаружен с помощью CHEOPS. [42]
Было опубликовано исследование WASP-189b («горячего Юпитера»). [43]
Было обнаружено, что у TOI-178 есть 6 планет, 5 из которых имеют орбитальные резонансы. [44] Были рассчитаны плотности планет.
CHEOPS, дополненный данными TESS, охарактеризовал AU Mic и ее планету b. Он также подтвердил изменения времени транзита , вызванные внешними планетами. [45]
TOI-561 — это многопланетная система, которая изучалась с помощью CHEOPS, HARPS -N и TESS. Исследование подтвердило, что TOI-561 b — это планета с самой низкой плотностью и ультракоротким периодом . [46]
CHEOPS наблюдал затмения, вызванные планетой 55 Cancri e, и впервые смог наблюдать отдельные затмения. [47]
Исследование, направленное на поиск транзитов вокруг 6 белых карликов, не обнаружило никаких транзитов [48] , а исследование, направленное на поиск экзолуний вокруг v 2 Lupi d, не смогло обнаружить никаких дополнительных транзитов. Полный транзит v 2 Lupi d был впервые обнаружен с помощью CHEOPS, что потенциально может помочь в будущих поисках экзолуний вокруг этой планеты. [49]
CHEOPS также видит следы от других спутников во время своих наблюдений, поскольку он находится на низкой околоземной орбите . [50]