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系外行星大氣紅外遙感大調查

系外行星大氣紅外遙感大調查（Atmospheric Remote-sensing Infrared Exoplanet Large-survey），英文簡稱愛麗兒號（「ARIEL」）是一架空間望遠鏡和歐洲航天局宇宙願景計劃中第四項中級任務。該任務旨在通過凌日法觀測至少1000顆已知的系外行星，研究並描述行星的化學成分和熱結構。相較於詹姆斯·韋伯空間望遠鏡，「愛麗兒號」的可用觀測時間更長，且自身體積卻更小。預計愛麗兒號將於2029年與彗星攔截器一道搭載在阿麗亞娜6號運載火箭上發射升空。

愛麗兒號
名稱系外行星大氣紅外遙感大調查
任務類型空間望遠鏡
運營方歐空局
網站arielmission.space
任務時長4年(計劃) [1]
太空飛行器屬性
發射質量1300千克（2900磅）[2]
乾質量1000千克（2200磅）
酬載質量300千克（660磅）
任務開始
發射日期2028年(計劃) [3]
運載火箭阿麗亞娜62型
發射場庫魯蓋亞那航天中心
承包方阿麗亞娜空間
軌道參數
參照系日–地拉格朗日點2 [4]
主卡塞格蘭反射鏡
口徑1.1米×0.7米（3.7英尺×2.4英尺）
焦距焦距/13.4
觀測範圍0.64米2
波長可見光和近紅外線
搭載儀器
望遠鏡組件(TA)
愛麗兒紅外光譜儀(AIRS)
精密制導系統 (FGS)

任務

愛麗兒號將觀測1000顆環繞遙遠恆星運行的行星，並對系外行星大氣的化學性質進行首次大範圍的調查[5]。目的是解答有關行星系統形成和演化的基本問題[6]。一台光譜儀將分析行星反射光的光譜，並測定大氣中氣體的化學指紋[6]，使科學家們能夠了解行星的化學性質與所形成環境間的關係，以及宿主恆星對它們形成和演化中產生的影響[6]。

愛麗兒號任務由歐空局11個成員國中各類機構組成的聯盟[a]以及其它四個國家的國際捐助者所開發[b]，項目由倫敦大學學院首席研究員喬凡娜·迪內蒂（Giovanna Tinetti）主持，之前曾主導過在宇宙願景中3號項目角逐中落選的系外行星特徵觀測台（回聲號）提案[8][9]。愛麗兒號任務和太空飛行器操作分別由歐空局和任務開發聯盟通過協調儀器操作和科學數據中心(IOSDC) 共同處理[7]。位於德國達姆施塔特的歐洲空間業務中心（ESOC）將設立任務運行中心（MOC），同時，在西班牙馬德里附近的歐洲空間天文中心（ESAC）設立愛麗兒號科學運營中心（SOC）[7]。任務運行中心負責太空飛行器本身，科學運營中心負責存檔任務數據和從太空飛行器下行的科學數據，而科學數據中心（IOSDC）則將根據科學運營中心收到的數據幫助開發探測結果.[7]。

2017年8月，美國宇航局有條件地選擇了對愛麗兒系外行星光譜探測（CASE）任務捐助作為機會任務，等待歐空局宇宙願景的評選結果[10]。根據該項提議，美國宇航局將為愛麗兒號太空飛行器提供兩台精細導星感測器，以換取美國科學家的參與[11]。2019年11月，愛麗兒光譜探測項目正式入選，噴氣推進實驗室天體物理學家馬克·斯溫（Mark Swain）擔任了首席研究員[12]。

2021年12月7日，歐洲太空總署宣布已與空中巴士防務和航天公司簽訂了建造愛麗兒號的2億歐元合同[13]。

太空飛行器

愛麗兒號太空飛行器的設計基於回聲號藍圖，並繼承了普朗克衛星的熱結構設計[7][14]。太空飛行器主體分為兩個不同的模塊，即服務艙（SVM）和儀器艙（PLM）。服務艙的形狀為「三明治」結構，由三個鋁制V型槽和三對支撐儀器艙的低導電性玻璃纖維雙腳支柱組成[14]。儀器艙則採用了基本的水平望遠鏡配置，裝有太空飛行器所有探測儀器及其橢圓形1.1×0.7米（3.7英尺×2.4英尺）主鏡[14][15]。發射時，太空飛行器含燃料質量為1300千克（2900磅），干質量為1000千克（2200磅）[15]，其中儀器艙質量約300千克（660磅）[15]。

望遠鏡

愛麗兒號望遠鏡的組件是一架離軸卡塞格倫望遠鏡，後面是重新調節光束的第三塊拋物面反射鏡。該望遠鏡使用一具1.1米×0.7米（3.7英尺×2.4英尺）橢圓形主鏡，系統成像質量受波長大於約3微米衍射的限制，其焦距比（f）為13.4[16]。該系統將採集可見光和近紅外光譜圖像[16]，為了在1.95微米和7.8微米之間操其紅外光譜儀 [16]，望遠鏡將被被動冷卻至55K（攝氏零下218度；華氏零下360.7度）[7][16]。

發射和軌道

愛麗兒號太空飛行器預計將於2029年搭乘阿麗亞娜太空公司的阿麗亞娜62型運載火箭（目前正在研製[17][18]）與彗星攔截器一起[13][3][19][20]，從法屬圭亞那庫魯航天中心（CSG）[21]阿麗亞娜4號發射區發射升空，4號發射區是專為未來阿麗亞娜6型運載火箭的發射而建造的[19]。愛麗兒號將被發射到距離地球150萬公里（93萬英里）的拉格朗日點2位置，在那裡，溫度環境非常適合探測系外行星所需[20].

另請查看

注釋

  1. ^ These are the University of Vienna from Austria, the Universities of Leuven and Liège from Belgium, the Technical University of Denmark, the CEA, CNES, Paris Institute of Astrophysics, Marseille, Côte d'Azur, and Paris Observatories in France, the Max Planck Society and University of Hamburg in Germany, SRON and the Universities of Amsterdam, Delft, and Leiden in the Netherlands, the Space Research Centre of Polish Academy of Sciences, the CAB, Institute of Space Sciences and the Institute of Astrophysics of the Canary Islands in Spain, University of Bern in Switzerland, and the ATC and the Universities of Cardiff, Exeter, Hertfordshire, Keele, Leicester, London, and Oxford in the United Kingdom.[7]
  2. ^ These are the Université de Montréal and the University of Toronto in Canada, the ELSI, Tokyo Institute of Technology, and Osaka University in Japan, the National Autonomous University of Mexico, and Caltech, the Lunar and Planetary Laboratory (LPL) and Jet Propulsion Laboratory (JPL), Lunar and Planetary Institute, and Universities of Arizona State, Chicago, and Princeton in the United States.[7]

參考文獻

  1. ^ ARIEL Summary. ESA. 11 November 2020 [12 June 2021]. （原始內容存檔於2021-12-22）. 
  2. ^ ARIEL Spacecraft. ESA. 11 November 2020 [12 June 2021]. （原始內容存檔於2021-12-22）. 
  3. ^ 3.0 3.1 Ariel moves from blueprint to reality. ESA. 12 November 2020 [12 June 2021]. （原始內容存檔於2021-12-16）. 
  4. ^ Ariel Space Mission – European Space Agency M4 Mission. [2021-12-07]. （原始內容存檔於2022-02-03） （美國英語）. 
  5. ^ A Candidate for the ESA M4 Mission. Ariel Space Mission. 21 April 2019 [12 June 2021]. （原始內容存檔於2019-04-21）. 
  6. ^ 6.0 6.1 6.2 ARIEL exoplanet mission selected as ESA's next medium-class science mission (PDF). Ariel Space Mission. 20 March 2018 [12 June 2021]. （原始內容存檔 (PDF)於2021-12-19）. 
  7. ^ 7.0 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 (ESA/SCI(2017)2) ARIEL – Atmospheric Remote‐sensing Infrared Exoplanet Large‐survey -- Enabling Planetary Science across Light‐years (PDF). ARIEL Science Mission. March 2017 [12 June 2021]. （原始內容 (PDF)存檔於22 March 2018）. 
  8. ^ Gewin, Virginia. Turning point: Giovanna Tinetti. Nature (journal) (Nature (journal)). 14 April 2011, 472 (7342): 251. ISSN 1476-4687. doi:10.1038/nj7342-251a  . 
  9. ^ European Space Agency. ESA selects planet-hunting PLATO mission. Astronomy (magazine). 21 February 2014 [22 March 2018]. （原始內容存檔於22 March 2018）. 
  10. ^ NASA Selects Proposals to Study Galaxies, Stars, Planets. Jet Propulsion Laboratory. NASA. [28 April 2018]. （原始內容存檔於2021-01-10）.    本文含有此來源中屬於公有領域的內容。
  11. ^ FINESSE and ARIEL + CASE: Dedicated Transit Spectroscopy Missions for the Post-TESS Era (PDF). Cosmic Origins Program Analysis Group (COPAG). NASA. [28 April 2018]. （原始內容存檔 (PDF)於2022-01-09）.    本文含有此來源中屬於公有領域的內容。
  12. ^ Landau, Elizabeth. NASA Instrument to Probe Planet Clouds on European Mission. NASA. 8 November 2019 [12 November 2019]. （原始內容存檔於2020-11-13）.    本文含有此來源中屬於公有領域的內容。
  13. ^ 13.0 13.1 ESA award €200m contract to Airbus to build Ariel observatory. European Spaceflight. [7 December 2021]. （原始內容存檔於2021-12-07）.  引用錯誤：帶有name屬性「ARIEL launch」的<ref>標籤用不同內容定義了多次
  14. ^ 14.0 14.1 14.2 ARIEL: Spacecraft. European Space Agency. 20 March 2018 [22 March 2018]. （原始內容存檔於22 March 2018）. 
  15. ^ 15.0 15.1 15.2 Facts & Figures. ARIEL Space Mission. May 2017 [22 March 2018]. （原始內容存檔於22 March 2018）. 
  16. ^ 16.0 16.1 16.2 16.3 ARIEL - Payload （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） ESA, 20 March 2018
  17. ^ Amos, Jonathan. Full thrust on Europe's new Ariane 6 rocket. BBC News. 22 June 2017 [22 March 2018]. （原始內容存檔於22 March 2018）. 
  18. ^ Pultarova, Tereza. ArianeGroup CFO Pierre Godart on Ariane 6 cost savings, micro launchers and reusability. SpaceNews. 25 October 2017 [22 March 2018]. （原始內容存檔於22 March 2018）. 
  19. ^ 19.0 19.1 ESA's next science mission to focus on nature of exoplanets. ESA Science & Technology Portal. European Space Agency. 20 March 2018 [22 March 2018]. （原始內容存檔於22 March 2018）. 
  20. ^ 20.0 20.1 Warren, Melissa. UK part of ARIEL exoplanet project selected as ESA's next medium-class science mission. Science and Technology Facilities Council. 20 March 2018 [22 March 2018]. （原始內容存檔於22 March 2018）. 
  21. ^ Race to build Ariane 6 rocket launch pad. Euronews. 14 December 2017 [22 March 2018]. （原始內容存檔於22 March 2018）. 

外部連結

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