克卜勒 vs. TESS

克卜勒（Kepler）太空望遠鏡和TESS（Transiting Exoplanet Survey Satellite，系外行星凌星搜尋衛星）都是美國航太總署（NASA）的太空望遠鏡，它們的主要目的都是尋找太陽系外的行星，而且方法都是使用凌星法（transit method）。

凌星法是是利用系外行星通過我們和它的恆星時，恆星暫時變暗的現象來尋找系外行星。以下圖為例，最左的恆星會出現凌星的現象，也就是恆星的亮度會被行星遮掩，造成恆星亮度稍微變暗。

下圖中三顆恆星都有行星繞行，不過從這個角度上看，只有最左的恆星會出現凌星的現象。另外兩顆恆星中的行星行運軌道並不會遮住恆星，行星繞恆星運行時，恆星亮度不會改變，不會出現凌星的現象。即使這兩顆恆星有行星存在，但是無法用凌星法偵測到這些行星。天空中只有一小部分的恆星中的行星可以用凌星法被偵測到（圖中最左的恆星），大部份的恆星中即使有行星存在也會因為運行角度的關係而無法用凌星法發現（圖中中央和最右的恆星）。

凌星法。雖然圖中的三顆恆星都有行星繞行，但是從這個角度看，只有最左邊的行星會出現凌星的現象，也就是恆星的亮度會因為行星的遮掩而改變，另外兩顆系外行星不會發生遮掩的現象，所以無法用凌星法偵測出來。繪圖：李昫岱

同樣是用凌星法找系外行星，克卜勒和TESS有什麼不同呢？

重量

克卜勒太空望遠鏡是1052公斤，而TESS太空望遠鏡只有350公斤，克卜勒的重量大約是TESS的三倍。

主鏡

克卜勒是部單一口徑一公尺的望遠鏡，而TESS是由四組相機組成，每部相機的鏡頭是10公分口徑。

克卜勒是部一公尺口徑的太空望遠鏡。影像來源：NASA

TESS上配備四部用來尋找系外行星的小型相機。影像來源：NASA

克卜勒一公尺口徑望遠鏡的視野是115平方度（相當於10.7°×10.7°），下圖是克卜勒最早選定的觀測目標，克卜勒持續觀測這個方向長達四年左右。

克卜勒望遠鏡最早的觀測目標位在天鵝座附近。圖片來源：NASA

TESS的每一部相機的視野是24°×24°，四台相機的視野方向排成一列，組成視野的範圍是24°× 96°(2300平方度)，所以TESS四部相機加起來的視野是克卜勒視野的20倍！

下圖中四塊藍色的部分是TESS的四部相機組合成的視野（24°× 96°），TESS把天空分成南北兩半球，南北半球在各分成13個區塊，一個區塊的大小就是TESS的視野範圍，每個區塊觀測的時間大約是27天，下圖中的編號就是TESS觀測的各個區塊。TESS會花一年的時間觀測北半球，再花一年觀測南半球，TESS的廣視野相機讓它在兩年的時間中觀測到85%的天空。

藍色的部分是TESS每一次觀測的區塊，每個區塊觀測的時間大約是27天。TESS在觀測完第一區塊後，轉移到第二區塊，然後第三區塊，依此類推，整個天空一共分成26區塊。圖片來源：NASA

觀測的對象

克卜勒是一部口徑一公尺的望遠鏡，主要的觀測的恆星亮度在8-16等星之間。TESS的四部相機就小多了，口徑只有10公分，所以TESS的目標是亮於12等的恆星。TESS預計觀測的目標大約是20萬顆恆星。

科學成就

克卜勒望遠鏡用凌星法發現的系外行星比任何的計畫都還多，目前科學家發現大約3700多顆已經確認的系外行星，而克卜勒發現的數量就超過2000顆！天文學家預估TESS可以發現數千顆系外行星。

克卜勒的燃料已經所剩不多，很快就會無法控制望遠鏡的指向，克卜勒任務即將結束。TESS即時接棒，接下搜尋系外行星的工作，感謝克卜勒九年來的努力，讓我們對系外行星的了解往前邁進一大步，接下來就看TESS的表現了！