NASA 即將於今年稍後發射的潘朵拉（Pandora）任務有望透過研究至少20顆遙遠的行星，徹底改變我們對系外行星大氣層的認識。潘朵拉號擁有一個能夠進行長時間觀測的專用太空船，旨在提供關鍵數據，補充詹姆斯-韋伯太空望遠鏡的洞察力，尤其專注於分析這些外星世界的霧、雲和水。

潘朵拉飛行任務的藝術家概念圖，圖中沒有保護太空船的熱毯，正在觀測一顆恆星及其凌日系外行星。 圖片來源：美國太空總署戈達德太空飛行中心/概念影像實驗室

隨著太空船總線的完工，美國國家航空暨太空總署（NASA）最新的以系外行星為重點的任務–潘朵拉（Pandora）任務離發射又更近了一步。 這個關鍵部件提供了任務運作所需的結構、動力和基本系統。 潘朵拉”的系外行星科學工作小組由亞利桑那大學領導，這標誌著它成為第一個由亞利桑那大學太空研究所執行的任務。

今天（1月16日）在馬裡蘭州國家港舉行的美國天文學會第245屆會議的新聞發布會上正式宣布了這一里程碑事件。

任職於馬裡蘭州格林貝爾特的美國宇航局戈達德太空飛行中心的潘多拉首席研究員Elisa Quintana說：”這對我們來說是一個巨大的里程碑，使我們能夠按計劃在秋季進行發射。總線上裝有我們的儀器，負責導航、資料收集以及與地球的通訊–它是太空船的大腦。

潘朵拉太空船總線位於科羅拉多州拉法葉藍峽谷技術公司的熱真空測試室中。 總線提供了結構、動力和其他系統，使這項任務能夠幫助天文學家更好地從凌日行星的光譜中分離出恆星特徵。 資料來源：NASA/Weston Maughan， BCT

“潘朵拉”是一顆小型衛星，準備對至少20顆圍繞遙遠恆星運行的已知行星進行深入研究，以確定它們的大氣成分，特別是是否存在霾、雲和水。 這些數據將為解釋美國國家航空暨太空總署詹姆斯-韋伯太空望遠鏡的測量結果以及未來旨在尋找宜居世界的任務奠定堅實的基礎。

潘朵拉的聯合研究員、美國大學斯圖爾特天文台和月球與行星實驗室的天文學和行星科學教授丹尼爾-阿帕伊（Daniel Apai）說：”雖然潘多拉比韋伯望遠鏡小，靈敏度也不如韋伯望遠鏡，但它能更長時間地註視太陽系外行星的主星，從而進行更深入的研究。

天文學家可以在系外行星從地球視角經過其恆星前方時，對其大氣層進行採樣。 恆星的部分光線在到達觀測者之前會掠過行星的大氣層。 這種相互作用使光線與大氣中的物質作用，它們的化學指紋–特徵波長的亮度下降–就會印在光線中。

阿帕伊說，”潘朵拉”概念的誕生源自於克服觀測星光穿過系外行星大氣層時所遇到的困難。

「2018年，我所在小組的一名博士生本傑明-拉克姆（Benjamin Rackham）–現為麻省理工學院研究科學家–描述了一種天體物理效應，即直接來自恆星的光線會混淆穿過系外行星大氣層的光訊號，”阿帕伊解釋。 “我們預測，這種效應將限制韋伯研究宜居行星的能力。”

望遠鏡看到的是來自整顆恆星的光，而不僅僅是擦過行星的那一小部分。 恆星表面並不均勻。 它們有較熱、異常明亮的區域，稱為面斑；也有較冷、較暗的區域，類似於我們太陽上的光斑。 因此，觀測到的光線中的這些”混合訊號”會讓人難以區分穿過系外行星大氣層的光線和根據恆星外觀變化而變化的光線。 例如，來自宿主恆星的光線變化可能會掩蓋或模仿水的訊號，而水可能是研究人員在評估系外行星是否可能孕育生命時所尋找的關鍵成分。

潘朵拉的探測器使用了由勞倫斯-利弗莫爾國家實驗室和位於新罕布夏州基恩的康寧特種材料公司聯合開發的新型全鋁45公分寬望遠鏡，將同時捕捉每顆恆星的可見光亮度和近紅外線光譜，同時也能獲得凌星的近紅外光譜。 這些綜合數據將使科學小組能夠確定恆星表面的特性，並將恆星和行星訊號清晰地分開。

此觀測策略利用了任務長時間連續觀測目標的能力，而像韋伯這樣的旗艦天文台由於需求量大，觀測時間有限，無法經常做到這一點。

在為期一年的任務過程中，潘朵拉將對至少20 顆系外行星進行10 次觀測，每次觀測共持續24 小時。 每次觀測都將包括一次凌日，即任務將捕捉行星的光譜。

卡爾-哈什曼（Karl Harshman）是阿拉斯加大學太空研究所任務運行團隊的負責人，該團隊將在航天器於今年晚些時候發射後為其運行提供支援：”我們有一個非常令人興奮的團隊，他們一直在努力使我們的任務運行中心在發射時全速運行，並期待著接收科學數據。航天器的遙測資料。

潘朵拉任務由美國太空總署戈達德太空飛行中心領導，勞倫斯-利弗莫爾國家實驗室提供專案管理和工程支援。 潘朵拉望遠鏡由康寧公司與利弗莫爾公司合作製造，康寧公司還開發了成像探測器組件、任務控制電子設備以及熱和機械子系統。

美國國家航空暨太空總署戈達德分局（NASA Goddard）提供了任務的紅外線感測器，而藍峽谷技術公司（Blue Canyon Technologies）則提供了太空船總線，並負責組裝、整合和環境測試。 任務的數據處理將在位於加州矽谷的NASA艾姆斯研究中心進行。 潘朵拉的任務運作中心設在亞利桑那大學，由其他大學組成的廣泛網路為科學團隊提供支援。

編譯自/ scitechdaily