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美奈米級衛星 明年升空探索外星世界

【大紀元2011年05月28日訊】(大紀元記者王明編譯報導)美國德雷珀實驗室和麻省理工學院,共同開發了全球首顆和長條麵包體積相當的「奈米級衛星」,將擔負天文學界最重大的任務,尋找太陽系外類似地球能夠讓生命生存的類地行星(或稱為系外行星)。這顆衛星叫做「系外行星探測衛星」(ExoPlanetSat),具有強力、高性能的光學零件與新的控制及穩定的飛行操控技術,將於2012年升空。

據《科技創業》(technologyreview.com)網站日前報導,雖然目前太空中已有許多迷你人造衛星,它們通常是通訊或是軍事觀察用途。德雷珀實驗室研發太空系統的負責人杜奇指出,他們正在從事的探測衛星研發的工作,是前所未見的。

ExoPlanetSat的體積只有3公升,長度是30公分,寬10公分,高度10公分,長方體的形狀。所有的硬體,包括必要的中央處理器和資料儲存都濃縮到這樣迷你的體積內,真是工程界的一項壯舉。

ExoPlanetSat運用一種稱作「越過觀察」(transit observation)的技術搜尋新的行星,此技術是透過行星穿越ExoPlanetSat和它所圍繞的恆星之間,亮度減弱的原理來測量行星的各種資訊。該衛星的光偵測器有兩組焦平面陣列(focal plane arrays),一組是供追踪恆星之用,經由越過觀察的方法,精確測量恆星亮度下降的程度,就能計算出行星的體積。而且運用行星環繞恆星一周的時間,研究人員便能算出行星與恆星之間的距離。

這項技術頗具成效,但過去僅在環繞軌道大許多的太空飛行器上使用,包括去年發現重要行星的法國衛星「柯羅」(CoRot),以及美國於2009年由「國家航空暨太空總署」(NASA)發射的開普勒衛星。麻省理工學院行星科學及物理學教授西格(Sara Seager)指出,ExoPlanetSat並非要取代大型的飛行器,而是兩者間扮演互補的角色,針對特定研究興趣的個別恆星。大型的開普勒衛星可觀察大約15萬顆的恆星,但ExoPlanetSat只能追踪一顆恆星。

西格教授曾參與研發開普勒衛星的任務,她特別指出,為了精確量測恆星的亮度,工程師必須保持飛行器的平穩,使得攝影機中每個像素進入的光子都能維持在相同的比例。因此,任何令飛行器的搖晃,拍攝的影像就會模糊,而量測的數據便失真。而且飛行器愈小,愈容易受到晃動的干擾。

研發團隊為了精確控制ExoPlanetSat的飛行途徑和保持飛行穩定,自行研發了航空電子設備,再搭配現成裝在飛行器下方,用來操控不同姿態的機械裝置–感應轉輪,衛星便能進入科學家想要的位置。此外,由太陽能面板產生的電力,可儲存在電池內,此電能便能供應壓電促動裝置(piezoelectric drives),它能控制成像探測器的正常活動。

而成像探測器也具備獨特的功能,可與飛行器脫離,各自運作。西格強調說,壓電促動裝置能夠使得檢測記量器(detector counter)向飛行器緩慢靠近,達到人眼無法看出的精確程度。這種精確度與之前的奈米級衛星相較,可說是已達到數量級的飛躍性進展。

雖然ExoPlanetSat成本約需500萬美元,且在衛星軌道運行的壽命僅1到2年,不過每顆奈米級衛星,正式投入量產後,其成本將低於60萬美元。NASA的噴氣推進實驗室和戈達德太空飛行中心,只支助少量的經費提供 ExoPlanetSat研發,戈達德也是義務性幫助進行該飛行器的性能測試。西格說,研究人員希望最終能成功發射一整組的ExoPlanetSat,探測離太陽最近和最亮的恆星。