開普勒太空望遠鏡（Kepler Mission）是美國國家航空航天局設計來發現環繞著其他恒星之類地行星的
太空望遠鏡。使用
NASA發展的太空光度計，預計將花3.5年的時間，在繞行太陽的軌道上，觀測10萬顆恒星的光度，檢測是否有行星凌星的現象（以
凌日的方法檢測行星）。為了尊崇德國天文學家約翰內斯·開普勒，這個任務被稱為開普勒太空望遠鏡。開普勒是NASA低成本的發現計劃聚焦在科學上的任務。NASA的艾美斯研究中心是這個任務的主管機關，提供主要的研究人員并負責地面系統的開發、任務的執行和科學資料的分析。
在經過數個月的努力后，美國航天局2013年8月15日宣布放棄修復“開普勒”太空望遠鏡。“開普勒”由此結束搜尋太陽系外
類地行星的主要任務，但它仍可能被用于其他科研工作。
最新新聞
NASA發現外行星Kepler-452b 距地球1400光年2015-07-24 01:31
7月24日凌晨零點，NASA舉辦媒體電話會議宣布開普勒空間望遠鏡最的新發現：天文學家表示，發現迄今最接近“另一個地球”的系外行星，該行星名稱為Kepler 452b，這個跟地球的相似指數為0.98，是至今為止發現的最接近地球的“孿生星球”，有可能擁有大氣層和流動水。
...詳情中文名開普勒太空望遠鏡
外文名Kepler Mission
進度處理噴射推進實驗室
系統開發貝爾太空科技公司
發射時間2009年3月6日22:49:57，UTC5時區
探測時間3.5年
別 名開普勒空間望遠鏡
NSSDC ID2009-011A
組織機構NASA
質 量1,039公斤
軌道類型尾隨著地球日心的
軌道高度1AU
軌道周期372.5 days
波 段400–865 nm
口 徑0.95米
集光面積0.708 m2
目錄
1
簡介2
構造性能3
運行軌道4
任務目的5
太陽系外行星搜尋史6
探測原理7
探測方式8
任務詳情9
任務運作10
特點11
儀器構成及系統性能12
主要里程碑13
開普勒發現的新星球14
放棄維修15
近況1簡介
開普勒外觀
開普勒太空望遠鏡（
KEPLER）又譯為
開普勒空間望遠鏡，是世界首個用于探測太陽系外
類地行星的飛行器，于美國東部時間2009年3月6日22時49分57秒465
毫秒（北京時間7日11時49分57秒465毫秒），從
佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地17-B發射臺發射升空，它將是美國宇航局發射的首顆探測類地行星的探測器。在為期至少3年半的任務期內，“開普勒”
太空望遠鏡將對天鵝座和
天琴座中大約10萬個
恒星系統展開觀測，以尋找類地行星和
生命存在的跡象。
美國航天局公布的資料顯示，“開普勒”太空望遠鏡攜帶的光度計裝備有直徑為95厘米的透鏡，它將通過觀測
行星的“
凌日”現象搜尋太陽系外類地行星。
這次發射是“
德爾塔”系列
運載火箭第339次發射。
2構造性能
開普勒號太空望遠鏡
1、太空分光計：0.95米孔徑；
2、主鏡：直徑1.4米，85%的中空結構；
3、CCD
探測鏡：9500萬像素（42個2200x1024象素的電子耦合器）；
4、帶通：峰值
半高寬為430-890毫微米；
5、動態探測范圍：9-16個星等（magnitudestars）；
6、優質制導傳感器：4個電子耦合器（CCDs）定位在科學焦點平面上；
7、科學數據存儲時間：大于60天；
8、上行X波段：7.8125bps－2kbps；
9、下行X波段：10bps－16kbps；
10、下行Ka波段：最大值為4.33125Mbps；
11、除一次性裝置之外，所有機械裝置表面都有覆蓋層，主鏡有三個聚焦裝置；
12、飛行組件和裝配儀器的質量：1071公斤（預計最大值）；
13、飛行組件和裝配儀器的功率：771瓦（預計最大值）
3運行軌道
運行軌道
開普勒不在環繞地球的軌道上，而是在尾隨地球的太陽軌道，所以不會被地球遮蔽而能持續的觀測，
光度計也不會受到來自地球的漫射光線影響。這樣的軌道避免了重力
攝動和在地球的軌道上固有
扭矩，可以有一個更加穩定的觀測平臺。光度計指向天鵝座和
天琴座所在的領域，遠離了黃道平面，所以在繞行太陽的軌道上，陽光也不會滲漏入光度計內。天鵝座也不會被古柏帶或
小行星帶的天體遮蔽到，所以在觀測上是一個很好的選擇。
這樣選擇的另一個好處是開普勒所指向的方向是太陽系繞著
銀河系運動的中心，因此開普勒所觀察到的恒星與銀河中心的距離大致上與太陽系是相同的，并且也都靠近銀河的盤面。這是個很重要的事實，如果星系也有
適居帶的位置，就如同建議的
地球殊異假說。
4任務目的
開普勒[1]
探測器計劃對
銀河系內10萬多顆恒星進行探測，希望搜尋到能夠支持生命體存在的
類地行星。
一、測定在多樣性
光譜型恒星適宜居住區域內部或周圍的陸地行星和大型行星數量
這一行星測定數據源自行星的數量和大小，以及被監控恒星的數量和光譜類型。即使開
開普勒太空望遠鏡中的外星
普勒探測器發現這一數據為零，也具有很重要的科學意義，畢竟證實了更多數目的
恒星體系經過了搜索勘測。排除了可能出現適宜居住
行星的可能性。
二、測定不同體積大小行星的分布，以及行星的半長軸（semimajor axes）
測定不同體積大小行星的分布狀況主要源自觀測該行星微弱光亮的遞減度和所在恒星體系的特征。
基于
開普勒第三定律，通過測定恒星的質量和周期年齡特征，可進一步確定行星半長軸相應的數據資料。據悉，開普勒第三定律的內容是：行星距離太陽越遠，行星的受力越弱，行星的加速度減小，故運行得越慢，行星的
公轉周期就越長。
行星半長軸還可通過地面
分光鏡和
恒星模型的觀測結果得出，測定行星半長軸出現的不確定因素是與所在恒星體系中中心
恒星質量有關。
三、評估多恒星體系中行星的數量和行星的軌道分布狀況[2]
這項評估可對比一對多恒星體系中發現行星系統的數量來實現，如果該多恒星體系是緊密地結合在一起，或者是可通過高
角分辨率觀測的較廣闊空間體系，使用地面上的分光鏡儀器便可觀測這樣的多恒星體系。
四、測定短周期巨行星的密度、質量、體積大小、反照率、半長軸
短周期巨行星可通過它們的反射光變化來探測發現，同樣，它們的半長軸測定也是源自于使用
開普勒第三定律測定恒星的質量和周期年齡特征。
凌日行星（planetary transit）的數量占已測定一定大小行星數量的10%。在太陽系內，凌日是
內行星經過太陽與地球之間，對太陽面產生部分遮擋的一種天文現象。如果這兩顆內行星的一顆恰好從地球與太陽之間經過，地球上的觀察者就會看到有一個黑點從太陽圓面通過，需時大約為一個多小時，人們把這種現象稱為凌日。對于太陽系外的恒星而言，凌日則是指該恒星的行星經過該恒星和地球的連線之間，對地球觀察者產生部分遮掩恒星的天文現象。
按照探測計劃，開普勒探測器在探測任務的最初幾個月內將發現一定數量的短周期巨行星，并測定這些行星的大小、半長軸，通過反射光調制振幅的測定來確定其反照率，行星的密度由開普勒探測器的
分光鏡和該行星出現
凌日現象時進行測定，該方法曾在測定HD209458b行星密度時使用過。
五、使用互補技術，測量每個光度角度識別發現的
行星系統中額外的行星數量
使用空間
干涉儀（SIM）和地面多普勒分光鏡來搜尋未出現凌日現象的超大質量行星，進一步提供每個已探測行星系統的詳細資料。
六、探測具有行星系統的恒星的性質特征
科學家使用地面觀測儀器探測每個恒星的光譜類型、發光度等級和金屬性，此外，還有恒星的旋轉比率、表面亮度多相性，從光度計數據直接獲得的恒星活動性。使用開普勒探測器震觀測儀（asteroseismology）等儀器測定
恒星的年齡和質量。
未來的探測任務
基于開普勒探測器的勘測分析結果，未來空間干涉儀（SIM）和“
類地行星搜索者號”（TPF）探測器將進行更深入的類地行星的探索發現，據悉，“類地行星搜索者號”預定2011年升空。
在
開普勒探測器的基礎上，未來的探測任務還需要具備以下勘測條件：在日后的行星搜索項目中識別確定主恒星的常用恒星特征；確定需要進行搜尋的空間體積；向空間干涉儀（SIM）提供具有陸生行星體系的勘測目標列表。
5太陽系外行星搜尋史
年份名稱國家成就
1987利克-卡內基行星搜尋美國已經發現了幾百顆系外行星
1990哈勃空間望遠鏡美國最早用直接成像法發現了北落師門周圍的行星
1993ELODIE、SOPHIE光譜儀法國在類太陽恒星周圍發現了第一行星
1998英澳系外行星搜尋英國、澳大利亞截止2012已經發現了29顆行星
2002麥哲倫望遠鏡智利截止2010已經發現9顆系外行星
2003MOST加拿大研究行星在凌日期間的大氣變化
2003斯皮策望遠鏡美國捕捉系外行星發出的紅外輻射
2003HARPS歐洲已經發現了約150顆圍繞類太陽恒星公轉的系外行星
2006COROT法國已經發現約20顆系外行星
2009開普勒望遠鏡美國用于搜尋類地行星
6探測原理
德爾塔－2型運載火箭發射場面跟蹤示意圖
開普勒是一架
太空望遠鏡，在設計上用于探測遙遠
恒星以確定
類地行星具有多高的普遍性。開普勒將利用“
凌日法”對行星進行間接探測。除了揭示一顆行星的存在外，這種光信號也能告訴我們這顆行星的體積以及運行軌道。在此之后，科學家將利用其它測量手段確定所發現的每一顆行星是否位于適于生命居住的區域，或者說測量這顆行星與其所繞恒星之間的距離，以確定其表面是否存在液態水。
其探測行星的原理是：當恒星系統中的行星運行到開普勒號與恒星之間時，由于行星的遮擋，開普勒號光度計傳感器接收到的
恒星亮度會變弱。地面科學家可以根據恒星亮度的這種周期性的微弱變化來推算出行星的大小和軌道周期等數據。開普勒望遠鏡能探測到的這種亮度微弱變化可以小到百萬分之十左右。這一技術方法已經被科學家采用了大約十年，并幫助了天文學家發現了300多顆較大的行星。而開普勒望遠鏡將目標對準更小的
行星，像地球一般大的宜居住行星，它們都圍繞其母
恒星運轉。
7探測方式
“
凌日”是指在觀測者看來，行星從其母恒星前面經過的現象。比如在地球上可以觀測到
水星凌日或
金星凌日，這時人們看到太陽表面上仿佛有個小黑點在緩緩移動。同樣，觀測其他
恒星系統時也會看到
凌日現象，“開普勒”便是通過相關觀測數據來計算
行星的特點。
“開普勒”可以測量凌日行星的
公轉周期，據此可大致計算出行星軌道大小；“開普勒”號還可以觀測到凌日深度（
恒星亮度減弱的程度），據此計算出行星的大小。對于行星的母恒星，可以根據其光譜、光度等參數估算其質量。綜合這些數據，可以推測一顆行星是否適合生命存在。
“開普勒”觀測的目標區域位于
銀河系中的天鵝座和
天琴座一帶，因為這個方向上的觀測較少受太陽等天體影響，有利于持續觀測。此外，這一區域內也存在較多的恒星及附屬
行星。
8任務詳情
開普勒不在環繞地球的軌道上，而是在尾隨地球的太陽軌道上，所以不會被地球遮蔽而能持續的觀測，
光度計也不會受到來自地球的
漫射光線影響。這樣的軌道避免了重力
攝動和在地球的軌道上固有
扭矩，可以有一個更加穩定的
觀測平臺。光度計指向天鵝座和
天琴座所在的領域，遠離了
黃道平面，所以在繞行太陽的軌道上，陽光也不會滲漏入光度計內。天鵝座也不會被古柏帶或
小行星帶的天
開普勒太空望遠鏡
體遮蔽到，所以在觀測上是一個很好的選擇。
這樣選擇的另一個好處是
開普勒所指向的方向是太陽系繞著
銀河系運動的中心，因此開普勒所觀察到的恒星與銀河中心的距離大致上與太陽系是相同的，并且也都靠近銀河的盤面。這是個很重要的事實，如果星系也有
適居帶的位置，就如同建議的
地球殊異假說。
估計太空船的質量是1039公斤，口徑是0.95米，
主鏡（在
地球軌道之外最大的鏡片）1.4米，
視野（FOV）有105 deg2（大約12度的直徑），大約是胳膊伸直時一個拳頭遮蔽的視野。光度計有一個柔軟的焦點提供良好的光度測量，而不是清晰的圖像。結合的
光度差異
精確性（CDPP，combined differential photometric precision），對一顆m（V）=12類似太陽的
恒星，進行6.5小時的影像綜合是20ppm，已包括恒星本身預期可能的 10ppm光度變化。而一顆類似地球的行星凌星造成的光度變化是84ppm，而且軌道經過恒星中心時至少將持續13小時。焦平面由42個1024 X 2200的CCD組成，每個畫素的大小是27
微米，是發射至太空中最大的照相機。這個陣列由一條連結到外面的
熱導管來冷卻。
CCD每3秒中讀出一次資料，并且可以暫留15分鐘，只有對應到有興趣目標恒星畫素的資料才會被保存，并透過遙測傳回到地面。這個任務在生命周期中，包括持3.5年的運作，估計要花費6億美金。
據美國宇航局網站最近報道，美國宇航局在搜尋系外行星方面正迎來兩個里程碑式的事件。首先持續時間長達3年半的開普勒太空望遠鏡圓滿地完成了其主任務期；另一方面，這一功勛卓著的
太空望遠鏡設備即將開始其延長任務期，該延長任務期將持續4年。
9任務運作
開普勒太空望遠鏡由外面位于
科羅拉多州波爾德市的大氣和太空物理實驗室（LASP）負責運作。太陽陣列在每年位于分至點時會轉動至正對著太陽的方向，這些轉動將用來優化照射到陣列上的陽光，并使熱輻射器保持指向深太空的方向。同時，LASP和
貝爾太空科技公司（該公司負責建造太空船和儀器）從位于科羅拉多州波爾德市的
科羅拉多大學的控制中心進行操作。LASP進行基本的任務計劃和科學資料最初的收集和分發工作。
NASA每星期兩次透過X-波段的通信線路與太空船聯系，下達指令和進行狀態更新，每個月一次使用Ka帶下載科學性的數據，傳輸的最大速率是4.33Mb/s。
開普勒太空船在船上會自己進行部分的
資料分析，只在必要時才會傳送科學性的數據，以保持帶寬。
在任務期間由LASP收集的遙測科學資料會被送至位于
馬里蘭州巴爾的摩約翰霍普金斯大學校園內的
太空望遠鏡技術學院開普勒
數據管理中心（DMC）。這些遙測科學資料會被解碼并且處理成未校正的FITS－并由DMC格式化成科學數據產品，然后通過在NASA的
艾美斯研究中心的科學操作中心（SOC）進行校正和最后的處理。SOC將送回校正和處理好的數據產品和科學結果給DMC做長期的歸檔和經由在STScl的多任務檔案（MAST）分送給世界各地的天文學家。
10特點
1、
開普勒望遠鏡是世界是第一個真正能發現
類地行星的太空任務，它將發現宜居住區圍繞像我們太陽似的恒星運轉的行星。水是生命之本，此宜居住區得是
恒星周圍適合于水存在的一片溫度適宜的區域，在這種溫度下的
行星表面可能會有水池存在。
2、在開普勒望遠鏡三年半多的任務結束之前，它將讓我們更好地了解其它類地行星在我們
銀河系到底是多還是少。這將是回答一個長久問題的關鍵一步，此問題就是：我們是宇宙中惟一的么？
3、開普勒望遠鏡通過發現
恒星亮度周期性變暗來探測
太陽系外行星。 當我們從地球上某個位置來觀察天空時，如果有行星經過其母恒星的前面，就能發現此行星會導致其母恒星亮度稍微變暗。開普勒望遠鏡更能洞悉這一情況。
4、
開普勒望遠具有太空最大的照相機，有一個95兆像素的電荷偶合器（CCD）陣列，這就像我們日常使用的數碼相機中的
CCD一樣。
5、開普勒望遠鏡如此強大，以至于它從太空觀察地球時，能發現居住在小鎮上的人在夜里關掉他家的門廊燈。
6、開普勒太空望遠鏡定位在地-日系統的第二
拉格朗日點，圍繞太陽運轉，所以可以全時段檢測目標天區。
7、觀測目標遠離
黃道面，可避免太陽系天體掩食的干擾。
11儀器構成及系統性能
1、太空分光計：0.95米孔徑；
2、主鏡：直徑1.4米，85%的中空結構；
3、CCD探測鏡：9500萬像素（42個2200x1024象素的電子耦合器）；
4、帶通：峰值半高寬為430-890毫微米；
儀器構成及系統性能
5、動態探測范圍：9-16個星等（magnitude stars）；
6、優質
制導傳感器：4個電子耦合器（CCDs）定位在科學焦點平面上；
7、科學數據存儲時間：大于60天；
8、上行X波段：7.8125 bps －2kbps；
9、下行X波段：10 bps－16kbps；
10、下行Ka波段：最大值為4.33125 Mbps；
11、除一次性裝置之外，所有機械裝置表面都有覆蓋層，主鏡有三個聚焦裝置；
12、飛行組件和裝配儀器的質量：1071公斤（預計最大值）；
13、飛行組件和裝配儀器的功率：771瓦（預計最大值）
12主要里程碑
編輯開普勒空間望遠鏡是美國宇航局首個能夠搜尋圍繞
類太陽恒星運行的地球大小系外行星的探測項目，其迄今經歷的重要里程碑式事件有：發生升空；發現首顆系外行星；發現質量和直徑都最小的系外行星；發現首個6
行星系統；發現首個圍繞兩個太陽運行的行星；發現位于
宜居帶中，圍繞一顆類太陽恒星運行的最小行星等等。[3]
13開普勒發現的新星球
編輯Kepler 9b和Kepler 9c：[4]
開普勒早期的第一批一系列持續發現也包括圍繞恒星Kepler-9運轉的兩顆星球。
Kepler 9b和Kepler 9c
Kepler 9b和Kepler 9c是開普勒探索任務的第一個多星球星系。這些土星大小的星球圍繞著它們母星的運轉周期大約為19天和38天。第三顆超級地球大小的星球隨后也被確認存在于這個星系中。
Kepler-10b：
開普勒太空望遠鏡一直都在尋找最像地球的星球。Kepler-10b是第一個被確認為類似我們地球的巖石星球。這顆星球的半徑大約是地球的1.4倍而且圍繞它的母星運轉周期不足一天。開普勒
Kepler-10b
的超精準測量能夠確定這顆星球的質量是地球的4.6倍，這就使它在密度上類似于鐵質啞鈴。考慮到它的構成而且它極為貼近母星，一些科學家認為
開普勒-10b更像一顆超級
水星而不是地球雙胞胎。
Kepler-22b：
這顆星球距離地球600
光年而且半徑為地球的2.4倍，
Kepler-22b
圍繞著一顆太陽一樣的恒星運轉。此外它的一年大約為290天，比我們的地球稍短。科學家們并不知道它的構成，但是如果它有大氣的話，它或許有一個巨大的海洋而且有可能的存在生命。
Kepler-42：
Kepler-42含有有史以來觀察到的最小太陽系。
紅矮星周圍環繞著三顆比地球還小的巖石星球，最小的大約只Kepler-42
有火星大小。所有這些行星的軌道周期都不足兩天，這就意味著它們全都太熱而無法存在任何生命。
開普勒22-b、69-c、62-e、62-f
體積比照圖：22-b、69-c、62-e、62-f、地球
大小合適、位置合適”，美聯社19日發文稱，
開普勒-62
行星系統距地球約1200
光年，位于
天琴座。在該系統中，5顆行星圍繞一顆比太陽更小、更冷、更老的恒星運行，
開普勒-62e和開普勒-62f是其最外圍的兩顆，它們的體積分別為地球的1.6倍和1.4倍，受到的熱量輻射也只是地球的1.2倍和0.4倍，
公轉周期分別為122天和267天。德國馬克斯-普朗克天文研究所科學家說，開普勒-62e的溫度“可能就像5月的華盛頓”。研究人員猜測，
這兩顆行星主要由巖石或冰構成，只有在獲得相關大氣頻譜特性后，才能清楚它們是否真的“宜居”，“如果上面有生命，肯定非常高級”。另一顆“新地球”
開普勒-69c位于開普勒-69
行星系統，在天鵝座，離地球約2700
光年，體積為地球的1.7倍，公轉周期為242天，構成材質尚不確定。除此之外，這兩個行星系統的其余4顆行星
公轉周期只有十多天，意味著它們非常熱，不適合人類生存。
14放棄維修
2013年5月，在搜尋系外行星方面功能最為強大的美國宇航局
開普勒空間望遠鏡發生重大故障，衛星基本停止了正常的觀測工作，如果宇航局的工程師無法及時對其進行修復，那么這項耗資6億美元的空間項目將有可能提前夭折。
2013年8月19日消息，據美國宇航局網站報道，在經過連續數月的分析和測試之后，美國宇航局開普勒望遠鏡
項目團隊日前正式宣布放棄讓這臺望遠鏡重新恢復到完全工作狀態的努力，轉而考慮在目前的不利條件下，這臺望遠鏡設備還能承擔何種形式的科學任務。
開普勒望遠鏡已經于2012年11月份完成其主要科學使命，并緊接著開始了其原計劃為期4年的計劃延長期。其主要的科學任務是搜尋太陽系之外圍繞遙遠恒星運行的系外行星體。然而由于已經無法湊齊3個反應輪維持望遠鏡的正常工作狀態，項目組決定一邊對此前已經收集的大量數據進行分析，一邊由工程師團隊嘗試對故障反應輪進行修復，同時積極考慮如果維修失敗，這臺先進的
空間望遠鏡是否還仍然可以承擔一些其它類型的科學任務。
15近況
2013年5月15日，
開普勒空間望遠鏡由于反應輪故障，無法設定望遠鏡方向，因此被迫停止其搜尋系外行星任務。2013年8月18日，美國國家航空航天局表示無法修復，正式結束其主要科學任務。
據美國宇航局網站（NASA)消息，北京時間2015年7月24日凌晨，
天文學家確認發現首顆位于“宜居帶”上體積最接近地球大小的行星（代號為“開普勒-452b”），這是人類在尋找另一顆地球的道路上的重要里程碑。“開普勒-452b”的發現使已確認系外行星的數量增加到1030顆。
“宜居帶”（habitable zone）是指行星距離恒星遠近合適的區域，在這一區域內，恒星傳遞給行星的熱量適中，既不會太熱也不太冷，能夠維持液態水的存在。
◆參考資料
1．
“開普勒”探測到2顆烤焦行星繞死亡恒星轉動（圖） ．
2．
開普勒太空望遠鏡 ．千里鏡 [引用日期2012-11-30] ．
3．
開普勒空間望遠鏡延長任務 已發現千顆系外行星 ．中國網 [引用日期2012-11-22] ．
4．
“開普勒”望遠鏡的系外行星探索之旅 ．騰訊-科學探索 [引用日期2012-11-23] ．
詞條標簽：
天文
