宇宙浩渺，充斥億萬(wàn)顆星辰。作為人類棲居的星球，地球或許是這億萬(wàn)中最獨(dú)特的一顆，但它是唯一的嗎?茫茫宇宙，可還有像我這樣的星?這是地球之問(wèn)，更隱含著人類的期冀：在億萬(wàn)星辰中找到另一個(gè)地球，探尋生命的初始與未來(lái)。
美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)長(zhǎng)期致力于對(duì)系外行星的搜尋勘測(cè)，從9年前的開(kāi)普勒太空望遠(yuǎn)鏡，到今天的凌日系外行星勘測(cè)衛(wèi)星(TESS)，再到兩年后的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡(JWST)，巨額金錢與技術(shù)的投入，皆是為了給地球之問(wèn)找一個(gè)答案。
開(kāi)路的開(kāi)普勒將功成身退
開(kāi)普勒太空望遠(yuǎn)鏡是NASA首個(gè)用于搜尋太陽(yáng)系外類地行星的探測(cè)器，其于2009年3月6日發(fā)射，至今已默默飛行了9年。它使用凌日法，通過(guò)目標(biāo)恒星視覺(jué)亮度的變化判定其是否有行星存在。2013年5月，開(kāi)普勒太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)生了嚴(yán)重的機(jī)械故障，一個(gè)反應(yīng)輪出現(xiàn)問(wèn)題，使其無(wú)法穩(wěn)定地保持原來(lái)的視野。無(wú)奈之下，NASA對(duì)開(kāi)普勒任務(wù)進(jìn)行了調(diào)整，將后續(xù)任務(wù)命名K2任務(wù)(意為開(kāi)普勒第二階段任務(wù))，從2014年5月開(kāi)始每3個(gè)月調(diào)整一次探測(cè)器視野，瞄向新的空域繼續(xù)進(jìn)行科學(xué)觀測(cè)。
在9年時(shí)間里，開(kāi)普勒太空望遠(yuǎn)鏡取得了巨大的成功。NASA數(shù)據(jù)顯示，在開(kāi)普勒任務(wù)階段，科學(xué)家確認(rèn)了2343顆系外行星，其中體積不超過(guò)兩個(gè)地球大小的宜居帶行星有30個(gè);而在K2任務(wù)階段，科學(xué)家也確認(rèn)了309顆系外行星。
隨著時(shí)間流逝，開(kāi)普勒太空望遠(yuǎn)鏡的燃料行將耗盡，將在未來(lái)幾個(gè)月內(nèi)結(jié)束自己的使命。
接棒的TESS欲大顯身手
作為開(kāi)普勒太空望遠(yuǎn)鏡的繼任者，TESS同樣使用凌日法進(jìn)行勘測(cè)，但其勘測(cè)目標(biāo)恒星的亮度要比開(kāi)普勒任務(wù)目標(biāo)恒星高30倍到100倍，所覆蓋空域則至少是開(kāi)普勒任務(wù)的350倍。
NASA為TESS設(shè)計(jì)了一個(gè)此前從未使用過(guò)的高地球軌道(HEO)，這個(gè)軌道的熱穩(wěn)定性更好，TESS所遭受的輻射也更小。依靠4個(gè)寬視場(chǎng)CCD相機(jī)，TESS擁有了一個(gè)24°×96°的開(kāi)闊視場(chǎng)。任務(wù)期間，TESS將對(duì)26個(gè)24°×96°的空域(南、北半球各13個(gè))逐一進(jìn)行至少27天的勘測(cè)，最終在兩年時(shí)間里完成對(duì)整個(gè)天空85%空域的勘測(cè)。
按計(jì)劃，TESS將在第一年勘測(cè)北半天球，第二年勘測(cè)南半天球。NASA會(huì)從距離地球30光年到300光年之間的大約20萬(wàn)顆恒星中選取15000顆作為重點(diǎn)勘測(cè)目標(biāo)�？茖W(xué)家們預(yù)計(jì)，他們會(huì)借助TESS發(fā)現(xiàn)大約2萬(wàn)顆新的系外行星，估計(jì)其中至少有50顆行星的體積與地球相似，而不超過(guò)兩個(gè)地球大小的行星將達(dá)到500顆。
蓄勢(shì)的韋伯或給出答案
作為系外行星“獵手”，TESS能在茫茫星海中找到系外行星，并幫助科學(xué)家確定這些行星的最基本情況，如大小、軌道，但這些系外行星的質(zhì)量、大氣成分、光譜特征等具體情況如何，它們中有沒(méi)有像地球一樣的星，則需要科學(xué)家們借助大型望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行后續(xù)的跟蹤研究才會(huì)找到答案。而計(jì)劃于2020年發(fā)射的JWST，將是科學(xué)家進(jìn)行后續(xù)研究的最有力工具。
JWST被稱作下一代天文望遠(yuǎn)鏡，由NASA、歐洲航天局和加拿大航空航天局聯(lián)合研發(fā)，最初計(jì)劃于2014年升空，但發(fā)射日期一再被推遲。盡管如此，全世界科學(xué)家仍對(duì)其寄予厚望，將其視作未來(lái)十年最重要的天文觀測(cè)臺(tái)。6.5米口徑的主反射鏡為JWST提供了強(qiáng)大的觀測(cè)能力，將為科學(xué)家研究宇宙奧秘提供精確的觀測(cè)數(shù)據(jù)。在TESS為科學(xué)家列出的系外行星列表中，有無(wú)像地球這樣的星?相信科學(xué)家們借助JWST，會(huì)給出最終答案。
