Blue Sky ORB: Misi Kepler (Kepler Mission)

Pengertian

Misi Kepler (Kepler Mission) menggunakan teleskop luar angkasa NASA yang dirancang untuk mencari planet mirip Bumi yang sedang mengorbit bintang lain. Mengorbit Matahari setidaknya 3,5 tahun, Kepler akan menggunakan fotometer luar angkasa yang dikembangkan NASA, untuk terus memonitor kecemerlangan lebih dari 100.000 bintang yang berada dalam medan pandangnya yang tetap pada satu tempat. Data yang dikumpulkan dari pengamatan ini akan dianalisa untuk mendeteksi fluktuasi periodik yang menandakan adanya planet luar surya yang sedang transit. Nama misi ini untuk menghormati Johannes Kepler.
Kepler merupakan misi di bawah Program Discovery NASA yang merupakan misi berbiaya murah, dan berfokus pada sains. Fasilitas NASA, Ames Research Center adalah organisasi rumah dari investigator sains utama dan bertanggung jawab dalam pengembangan bagian sistem di bumi, operasi misi dan analisis data sains. Pengembangan misi Kepler dikelola oleh Jet Propulsion Laboratory di NASA. Ball Aerospace & Technologies Corp. bertanggungjawab untuk mengembangkan sistem penerbangan Kepler.
Wahana antariksa Kepler diluncurkan pada 6 Maret 2009, pada jam 22:49 waktu setempat (7 Maret, 03:49 UTC).

Tujuan Dan Metode

Tujuan ilmiah Misi Kepler adalah untuk mengeksplorasi struktur dan keragaman sistem keplanetan. Hal ini dicapai dengan mensurvei sampel besar dari bintang-bintang untuk mencapai beberapa tujuan:

Menentukan berapa banyak planet seukuran bumi dan planet yang lebih besar yang ada di atau dekat zona layak huni pada beranekaragam tipe spektrum bintang
Menentukan rentang ukuran dan bentuk orbit planet-planet ini
Memperkirakan banyaknya planet yang ada dalam sistem bintang ganda
Menentukan rentang ukuran orbit, terang, ukuran, massa, dan kerapatan dari planet-planet berperiode pendek
Mengidentifikasi anggota tambahan tiap sistem keplanetan yang ditemukan menggunakan teknik lain
Menentukan properti bintang-bintang itu yang menjadi pusat sistem keplanetan

Sejauh ini, sebagian besar planet luar surya yang dideteksi oleh proyek lain adalah planet raksasa, kebanyakan seukuran Jupiter atau lebih besar. Kepler dirancang untuk mencari planet yang 30 hingga 600 kali lebih kecil, dekat pada besar massa Bumi. Metode yang digunakan, metode transit, melibatkan pengamatan transit berulang planet-planet di depan bintang mereka, yang menyebabkan sedikit berkurangnya magnitudo tampak bintang itu, pada kisaran 0,01% untuk planet seukuran Bumi. Derajat pengurangan kecemerlangan ini dapat dipakai untuk menyimpulkan massa planet tersebut, dan selang waktu antar transit dapat dipakai untuk memperkirakan ukuran orbit planet dan memperkirakan suhunya.
Peluang acak orbit planet yang berada di garis pandang ke suatu bintang adalah diameter bintang itu dibagi dengan diameter orbit. Untuk planet mirip Bumi berjarak 1 SA yang sedang transit pada suatu bintang mirip Matahari probabilitasnya adalah 0,465%, atau sekitar 1 dalam 215. Pada 0,72 SA (jarak orbit Venus) probabilitasnya sedikit lebih besar, 0,65%; planet yang demikian semestinyalah mirip Bumi jika bintang pusatnya adalah bintang tipe-G akhir seperti Tau Ceti. Selain itu, karena planet pada sistem yang diketahui cenderung mengorbit pada bidang yang sama, kemungkinan banyak deteksi di sekitar bintang tunggal sebenarnya cukup tinggi. Sebagai contoh, jika misi mirip Kepler milik alien mengamati Bumi transit pada Matahari, peluangnya adalah 12% untuk juga melihat transit Venus.
Misi Kepler memiliki probabilitas yang jauh lebih besar untuk mendeteksi planet mirip Bumi daripada teleskop luar angkasa Hubble, karena medan penglihatannya (kira-kira 10 derajat persegi), dan akan ditujukan untuk mendeteksi transit planet. Kontras dengan itu, teleskop Hubble digunakan untuk menjawab berbagai pertanyaan dan jarang terus-menerus mengarah hanya pada satu medan bintang. Misi ini dirancang untuk mengamati 100.000 bintang secara bersamaan, mengukur variasi kecemerlangan mereka setiap 30 menit. Hal ini memberi peluang yang lebih baik untuk melihat transit. Selain itu, peluang 1 dalam 215 berarti bahwa jika 100% bintang yang diamati berdiamater tepat sama dengan Matahari, dan masing-masing punya satu planet terestrial mirip Bumi pada orbit yang identik dengan orbit Bumi, Kepler akan menemukan sekitar 465 buah planet. Karena itu, misi ini cocok untuk menentukan frekuensi planet mirip Bumi di sekitar bintangnya.
Karena Kepler harus melihat sedikitnya tiga transit untuk meyakinkan peredupan itu disebabkan oleh planet, dan karena planet yang lebih besar memberi sinyal yang lebih mudah dicek, para ilmuan mengharapkan hasil pertama yang dilaporkan akan berupa planet yang lebih besar daripada Jupiter dengan orbit yang kecil. Ini dapat dilaporkan hanya dalam beberapa bulan operasi. Planet yang lebih kecil, dan planet yang lebih jauh dari Mataharinya akan memakan waktu lebih lama, dan menemukan planet yang sebanding dengan Bumi diharapkan memerlukan waktu tiga tahun atau lebih lama.
Data dari misi ini juga akan digunakan untuk mempelajari bermacam-macam bintang variabel dan melakukan asteroseismologi, terutama pada bintang yang menunjukkan osilasi mirip Matahari.

Rincian Misi

Kepler tidak mengorbit Bumi melainkan mengorbit Matahari mengikuti Bumi sehingga Bumi tidak menghalangi bintang yang terus-menerus diamati dan fotometernya tidak terpengaruh cahaya yang datang dari Bumi. Orbit ini juga menghindari usikan gravitasi dan torsi yang ada di orbit Bumi, sehingga menghasilkan bidang pandang yang lebih stabil. Fotometer itu mengarah ke medan di rasi bintang utara dari Cygnus, Lyra dan Draco, yang cukup melenceng dari bidang ekliptika, sehingga sinar Matahari tidak pernah memasuki fotometer itu selama wahana itu mengorbit Matahari. Cygnus juga pilihan pengamatan yang bagus karena ia tidak dikaburkan oleh benda-benda sabuk Kuiper ataupun sabuk asteroid.Manfaat tambahan lainnya dari pilihan itu adalah bahwa Kepler menunjuk pada arah gerakan Tata Surya di sekitar galaksi Bima Sakti. Maka, bintang yang diamati oleh Kepler secar kasar berjarak sama dari pusat galaksi seperti halnya Tata Surya, dan juga dekat dengan bidang galaksi itu. Fakta ini penting jika posisi di galaksi itu menyangkut kelayakhunian, seperti yang diperkirakan oleh hipotesis Bumi Jarang.

Wahana antariksa ini massanya kira-kira 1039 kg, mempunyai aperture (lubang masuk cahaya) 0,95 m , cermin utama 1,4 m (yang terbesar dari teleskop manapun di luar orbit Bumi). Wahana itu juga mempunyai 105 deg² (sekitar 12 derajat diameter) medan pandang yang kira-kira ekivalen dengan satu genggaman tangan pada panjang lengan. Fotometer itu mempunyai fokus lunak untuk menghasilkan fotometri yang sangat bagus, bukan citra yang tajam. Combined differential photometric precision (CDPP presisi fotometrik diferensial yang digabungkan) untuk m(V)=12 bintang mirip Matahari selama 6,5 jam integrasi menghasilkan 20 ppm (part per million = bagian perjuta), termasuk variabilitas harapan bintang pada 10 ppm. Transit mirip Bumi menghasilkan perubahan kecemerlangan 84 ppm dan berlangsung selama 13 jam saat ia melintasi bagian tengah bintang. Bidang fokusnya terbuat dari 42 buah 1024 × 2200 CCD dengan piksel 27 mikrometer, menjadikannya kamera terbesar yang diluncurkan ke luar angkasa dengan resolusi 95 megapiksel. Jajaran itu didinginkan oleh pipa panas yang dihubungkan dengan radiator eksternal. CCD-CCD itu membaca tiap 6 detik dan bersama-sama menambahkan data di wahana itu selama 30 menit. Hanya piksel yang menjadi perhatian dari tiap bintang sasaran yang disimpan dan ditelemeter ke permukaan Bumi. Biaya daur-hidup misi ini diperkirakan US$600 juta, termasuk pendanaan selama 3,5 tahun operasi.