美奈米級衛星 明年升空探索外星世界

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?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?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