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系外行星大气红外遥感大调查

系外行星大气红外遥感大调查（Atmospheric Remote-sensing Infrared Exoplanet Large-survey），英文简称爱丽儿号（“ARIEL”）是一架空间望远镜和欧洲航天局宇宙愿景计划中第四项中级任务。该任务旨在通过凌日法观测至少1000颗已知的系外行星，研究并描述行星的化学成分和热结构。相较于詹姆斯·韦伯空间望远镜，“爱丽儿号”的可用观测时间更长，且自身体积却更小。预计爱丽儿号将于2029年与彗星拦截器一道搭载在阿丽亚娜6号运载火箭上发射升空。

爱丽儿号
名称系外行星大气红外遥感大调查
任务类型空间望远镜
运营方欧空局
网站arielmission.space
任务时长4年(计划) [1]
航天器属性
发射质量1300千克（2900磅）[2]
干质量1000千克（2200磅）
有效载荷质量300千克（660磅）
任务开始
发射日期2028年(计划) [3]
运载火箭阿丽亚娜62型
发射场库鲁圭亚那航天中心
承包方阿丽亚娜空间
轨道参数
参照系日–地拉格朗日点2 [4]
主卡塞格兰反射镜
口径1.1米×0.7米（3.7英尺×2.4英尺）
焦距焦距/13.4
观测范围0.64米2
波长可见光和近红外线
搭载仪器
望远镜组件(TA)
爱丽儿红外光谱仪(AIRS)
精密制导系统 (FGS)

任务

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爱丽儿号将观测1000颗环绕遥远恒星运行的行星，并对系外行星大气的化学性质进行首次大范围的调查[5]。目的是解答有关行星系统形成和演化的基本问题[6]。一台光谱仪将分析行星反射光的光谱，并测定大气中气体的化学指纹[6]，使科学家们能够了解行星的化学性质与所形成环境间的关系，以及宿主恒星对它们形成和演化中产生的影响[6]。

爱丽儿号任务由欧空局11个成员国中各类机构组成的联盟[a]以及其它四个国家的国际捐助者所开发[b]，项目由伦敦大学学院首席研究员乔凡娜·迪内蒂（Giovanna Tinetti）主持，之前曾主导过在宇宙愿景中3号项目角逐中落选的系外行星特征观测台（回声号）提案[8][9]。爱丽儿号任务和航天器操作分别由欧空局和任务开发联盟通过协调仪器操作和科学数据中心(IOSDC) 共同处理[7]。位于德国达姆施塔特的欧洲空间业务中心（ESOC）将设立任务运行中心（MOC），同时，在西班牙马德里附近的欧洲空间天文中心（ESAC）设立爱丽儿号科学运营中心（SOC）[7]。任务运行中心负责航天器本身，科学运营中心负责存档任务数据和从航天器下行的科学数据，而科学数据中心（IOSDC）则将根据科学运营中心收到的数据帮助开发探测结果.[7]。

2017年8月，美国宇航局有条件地选择了对爱丽儿系外行星光谱探测（CASE）任务捐助作为机会任务，等待欧空局宇宙愿景的评选结果[10]。根据该项提议，美国宇航局将为爱丽儿号航天器提供两台精细导星感测器，以换取美国科学家的参与[11]。2019年11月，爱丽儿光谱探测项目正式入选，喷气推进实验室天体物理学家马克·斯温（Mark Swain）担任了首席研究员[12]。

2021年12月7日，欧洲空间局宣布已与空中客车防务和航天公司签订了建造爱丽儿号的2亿欧元合同[13]。

航天器

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爱丽儿号航天器的设计基于回声号蓝图，并继承了普朗克卫星的热结构设计[7][14]。航天器主体分为两个不同的模块，即服务舱（SVM）和仪器舱（PLM）。服务舱的形状为“三明治”结构，由三个铝制V型槽和三对支撑仪器舱的低导电性玻璃纤维双脚支柱组成[14]。仪器舱则采用了基本的水平望远镜配置，装有航天器所有探测仪器及其椭圆形1.1×0.7米（3.7英尺×2.4英尺）主镜[14][15]。发射时，航天器含燃料质量为1300千克（2900磅），干质量为1000千克（2200磅）[15]，其中仪器舱质量约300千克（660磅）[15]。

望远镜

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爱丽儿号望远镜的组件是一架离轴卡塞格伦望远镜，后面是重新调节光束的第三块抛物面反射镜。该望远镜使用一具1.1米×0.7米（3.7英尺×2.4英尺）椭圆形主镜，系统成像质量受波长大于约3微米衍射的限制，其焦距比（f）为13.4[16]。该系统将采集可见光和近红外光谱图像[16]，为了在1.95微米和7.8微米之间操其红外光谱仪 [16]，望远镜将被被动冷却至55K（摄氏零下218度；华氏零下360.7度）[7][16]。

发射和轨道

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爱丽儿号航天器预计将于2029年搭乘阿丽亚娜太空公司的阿丽亚娜62型运载火箭（目前正在研制[17][18]）与彗星拦截器一起[13][3][19][20]，从法属圭亚那库鲁航天中心（CSG）[21]阿丽亚娜4号发射区发射升空，4号发射区是专为未来阿丽亚娜6型运载火箭的发射而建造的[19]。爱丽儿号将被发射到距离地球150万公里（93万英里）的拉格朗日点2位置，在那里，温度环境非常适合探测系外行星所需[20].

另请查看

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注释

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  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]

参考文献

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  1. ^ ARIEL Summary. ESA. 11 November 2020 [12 June 2021]. （原始内容存档于2021-12-22）. 
  2. ^ ARIEL Spacecraft. ESA. 11 November 2020 [12 June 2021]. （原始内容存档于2021-12-22）. 
  3. ^ 3.0 3.1 Ariel moves from blueprint to reality. ESA. 12 November 2020 [12 June 2021]. （原始内容存档于2021-12-16）. 
  4. ^ Ariel Space Mission – European Space Agency M4 Mission. [2021-12-07]. （原始内容存档于2022-02-03） （美国英语）. 
  5. ^ A Candidate for the ESA M4 Mission. Ariel Space Mission. 21 April 2019 [12 June 2021]. （原始内容存档于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]. （原始内容存档 (PDF)于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]. （原始内容 (PDF)存档于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]. （原始内容存档于22 March 2018）. 
  10. ^ NASA Selects Proposals to Study Galaxies, Stars, Planets. Jet Propulsion Laboratory. NASA. [28 April 2018]. （原始内容存档于2021-01-10）.    本文含有此来源中属于公有领域的内容。
  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]. （原始内容存档 (PDF)于2022-01-09）.    本文含有此来源中属于公有领域的内容。
  12. ^ Landau, Elizabeth. NASA Instrument to Probe Planet Clouds on European Mission. NASA. 8 November 2019 [12 November 2019]. （原始内容存档于2020-11-13）.    本文含有此来源中属于公有领域的内容。
  13. ^ 13.0 13.1 ESA award €200m contract to Airbus to build Ariel observatory. European Spaceflight. [7 December 2021]. （原始内容存档于2021-12-07）.  引用错误：带有name属性“ARIEL launch”的<ref>标签用不同内容定义了多次
  14. ^ 14.0 14.1 14.2 ARIEL: Spacecraft. European Space Agency. 20 March 2018 [22 March 2018]. （原始内容存档于22 March 2018）. 
  15. ^ 15.0 15.1 15.2 Facts & Figures. ARIEL Space Mission. May 2017 [22 March 2018]. （原始内容存档于22 March 2018）. 
  16. ^ 16.0 16.1 16.2 16.3 ARIEL - Payload （页面存档备份，存于互联网档案馆） ESA, 20 March 2018
  17. ^ Amos, Jonathan. Full thrust on Europe's new Ariane 6 rocket. BBC News. 22 June 2017 [22 March 2018]. （原始内容存档于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]. （原始内容存档于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]. （原始内容存档于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]. （原始内容存档于22 March 2018）. 
  21. ^ Race to build Ariane 6 rocket launch pad. Euronews. 14 December 2017 [22 March 2018]. （原始内容存档于22 March 2018）. 

外部链接

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