爱华网开普勒太空望远镜（Kepler Mission）是美国国家航空航天局设计来发现环绕着其他恒星之类地行星的太空望远镜。使用NASA发展的太空光度计，预计将花3.5年的时间，在绕行太阳的轨道上，观测10万颗恒星的光度，检测是否有行星凌星的现象（以凌日的方法检测行星）。为了尊崇德国天文学家约翰内斯・开普勒，这个任务被称为开普勒太空望远镜。开普勒是NASA低成本的发现计划聚焦在科学上的任务。NASA的艾美斯研究中心是这个任务的主管机关，提供主要的研究人员并负责地面系统的开发、任务的执行和科学资料的分析。在经过数个月的努力后，美国航天局2013年8月15日宣布放弃修复开普勒太空望远镜。开普勒由此结束搜寻太阳系外类地行星的主要任务，但它仍可能被用于其他科研工作。
开普勒计划_开普勒号太空望远镜 -基本特性
开普勒号太空望远镜
名字：以生活在16世纪至17世纪的德国天文学家约翰内斯・开普勒的名字命名。他发现了著名的“开普勒行星运动三定律”，为天文学发展做出巨大贡献。
发射时间：太空船在2009年美东标准时间3月6日10:49:57由三角洲二号运载火箭从佛罗里达的卡纳维尔角空军基地发射升空。
外形：主体大致呈圆筒状，直径2.7米，长4.7米。
功能：携带的光度计装备有直径为95厘米的透镜，还装备有95兆像素的CCD感光设备。它具有极其灵敏的观测能力，在太空中可以发现地球上晚间一盏普通灯被关闭的光线变化。
轨道：将绕太阳飞行，其运行轨道和地球轨道基本重合，一个周期约为372天。
任务：设计任务期为3.5年，如可能将延长到6年。它将持续对天鹅座和天琴座目标区域大约10万个与太阳系相似的恒星体系进行观测，希望能观测到这一区域中的行星“凌日”现象，并以此推断是否存在类地行星。
开普勒计划_开普勒号太空望远镜 -构造性能
开普勒号太空望远镜
1、太空分光计：0.95米孔径；
2、主镜：直径1.4米，85%的中空结构；
3、CCD探测镜：9500万像素（42个2200x1024象素的电子耦合器）；
4、带通：峰值半高宽为430-890毫微米；
5、动态探测范围：9-16个星等（magnitudestars）；
6、优质制导传感器：4个电子耦合器（CCDs）定位在科学焦点平面上；
7、科学数据存储时间：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：最大值为4.33125Mbps；
11、除一次性装置之外，所有机械装置表面都有覆盖层，主镜有三个聚焦装置；
12、飞行组件和装配仪器的质量：1071公斤（预计最大值）；
13、飞行组件和装配仪器的功率：771瓦（预计最大值）
开普勒计划_开普勒号太空望远镜 -运行轨道
运行轨道
开普勒不在环绕地球的轨道上，而是在尾随地球的太阳轨道，所以不会被地球遮蔽而能持续的观测，光度计也不会受到来自地球的漫射光线影响。这样的轨道避免了重力摄动和在地球的轨道上固有扭矩，可以有一个更加稳定的观测平台。光度计指向天鹅座和天琴座所在的领域，远离了黄道平面，所以在绕行太阳的轨道上，阳光也不会渗漏入光度计内。天鹅座也不会被古柏带或小行星带的天体遮蔽到，所以在观测上是一个很好的选择。
这样选择的另一个好处是开普勒所指向的方向是太阳系绕着银河系运动的中心，因此开普勒所观察到的恒星与银河中心的距离大致上与太阳系是相同的，并且也都靠近银河的盘面。这是个很重要的事实，如果星系也有适居带的位置，就如同建议的地球殊异假说。
开普勒计划_开普勒号太空望远镜 -探测原理
德尔塔－2型运载火箭发射场面跟踪示意图
开普勒是一架太空望远镜，在设计上用于探测遥远恒星以确定类地行星具有多高的普遍性。开普勒将利用“凌日法”对行星进行间接探测。除了揭示一颗行星的存在外，这种光信号也能告诉我们这颗行星的体积以及运行轨道。在此之后，科学家将利用其它测量手段确定所发现的每一颗行星是否位于适于生命居住的区域，或者说测量这颗行星与其所绕恒星之间的距离，以确定其表面是否存在液态水。
其探测行星的原理是：当恒星系统中的行星运行到开普勒号与恒星之间时，由于行星的遮挡，开普勒号光度计传感器接收到的恒星亮度会变弱。地面科学家可以根据恒星亮度的这种周期性的微弱变化来推算出行星的大小和轨道周期等数据。开普勒望远镜能探测到的这种亮度微弱变化可以小到百万分之十左右。这一技术方法已经被科学家采用了大约十年，并帮助了天文学家发现了300多颗较大的行星。而开普勒望远镜将目标对准更小的行星，像地球一般大的宜居住行星，它们都围绕其母恒星运转。
开普勒计划_开普勒号太空望远镜 -实现目标
望远镜结构
开普勒任务所要实现的科学目标是探测太阳系外行星系统的结构和多样性。更为具体地说，这一目标要通过观测大量恒星加以实现。
任务1：确定多种光谱型恒星周围适居区或其附近大型类地行星出现频率。
行星出现频率可通过所发现的行星数量和体积以及所监视的恒星数量和光谱型加以确定。即使一个无效的结果也具有非常深远的意义，原因就在于所需探测的恒星数量惊人以及较低的假警报率。
任务2：确定这些行星的体积以及轨道半长轴分布情况。
行星体积可通过微小的亮度减弱和恒星体积得出。对于一项在统计学显著性方面超过8个西格马的探测，行星区域的误差为14%左右，行星半径误差为7%。行星的轨道半长轴可根据开普勒第三定律，通过测量出的周期和行星质量得出。由于中心恒星质量误差为3%，所得出的半长轴误差应该在1%左右――恒星质量可利用地面分光镜观测和恒星模型加以获得。
任务3：估计多恒星系统的行星出现频率和轨道分布。
可通过比较在与多行星系统相对的单恒星系统发现的行星系统数量加以实现。如果彼此间距离很近，多恒星系统可通过地面分光镜观测加以确认；如果距离相隔很远，可通过高角分辨率观测加以确认。
任务4：确定短运行周期巨型行星半长轴、反照率、体积、质量和密度分布情况。
短运行周期巨行星也可通过它们反射光的变化加以探测，半长轴可通过轨道周期和恒星质量确定。在进行这项任务时，凌日出现的可能性大约在10%左右，科学家可利用这些机会确定短运行周期巨行星的体积。
在开普勒任务的最初几个月，科学家便可发现这些行星。根据行星体积、半长轴和反射光调制幅度，我们可以确定其反照率。至于行星密度，可以在这样一种情况下确定，即在发现处于凌日状态的行星（得出行星体积）的同时又利用多普勒分光镜测定其质量（所绕恒星绝对视星等<13，温度低于F5），这与确定行星HD209458b密度采取的方式是一致的。
任务5：利用互补技术，确定每个通过光度测定发现的行星系统的额外成员。
利用“空间干涉测量任务”太空望远镜和地面多普勒分光镜得出的观测，可用于搜寻没有发生凌日的额外大质量行星，进而提供有关每一个所发现行星系统的更多细节。
任务6：确定这些拥有行星系统的恒星特性。
发生凌日时，可利用地面观测得出每一颗恒星的光谱型、光度级和金属性。旋转率、表面亮度的不均衡性以及恒星活动性可直接通过光度测定的数据推算。恒星的年龄和质量可通过开普勒P模式测量法（星震学）确定。
以上所述任务得出的结果可用于支持“起源”任务、“空间干涉测量任务”太空望远镜以及“类地行星发现者”探测器。具体如下：
1. 为未来行星搜寻任务确定普通主星特性。
2. 划定需要搜索的太空区域。
3. 为“空间干涉测量任务”提供一份所要探测目标名单，即已知存在类地行星的系统方位。
开普勒计划_开普勒号太空望远镜 -任务运作
开普勒太空望远镜由外面位于科罗拉多州波尔德市的大气和太空物理实验室（LASP）负责运作。太阳阵列在每年位于分至点时会转动至正对着太阳的方向，这些转动将用来优化照射到阵列上的阳光，并使热辐射器保持指向深太空的方向。同时，LASP和贝尔太空科技公司（该公司负责建造太空船和仪器）从位于科罗拉多州波尔德市的科罗拉多大学的控制中心进行操作。LASP进行基本的任务计划和科学资料最初的收集和分发工作。
NASA每星期两次透过X-波段的通信线路与太空船联系，下达指令和进行状态更新，每个月一次使用Ka带下载科学性的数据，传输的最大速率是4.33Mb/s。开普勒太空船在船上会自己进行部分的资料分析，只在必要时才会传送科学性的数据，以保持带宽。
在任务期间由LASP收集的遥测科学资料会被送至位于马里兰州巴尔的摩约翰霍普金斯大学校园内的太空望远镜技术学院开普勒数据管理中心（DMC）。这些遥测科学资料会被解码并且处理成未校正的FITS－并由DMC格式化成科学数据产品，然后通过在NASA的艾美斯研究中心的科学操作中心（SOC）进行校正和最后的处理。SOC将送回校正和处理好的数据产品和科学结果给DMC做长期的归档和经由在STScl的多任务档案（MAST）分送给世界各地的天文学家。
开普勒计划_开普勒号太空望远镜 -探测成果
开普勒-22b
2011年12月5日，美国宇航局通过开普勒太空望远镜项目证实了太阳系外第一颗类似地球的、可适合居住的行星开普勒-22b，半径约为地球半径的2.4倍。科学家们表示，这颗行星的表面温度约为70华氏度（相当于21摄氏度），非常适宜生物的居住。此外，这颗行星上还可能有液态水，而液态水被科学家视为生命存在的关键指标。
开普勒计划_开普勒号太空望远镜 -放弃维修
2013年5月，在搜寻系外行星方面功能最为强大的美国宇航局开普勒空间望远镜发生重大故障，卫星基本停止了正常的观测工作，如果宇航局的工程师无法及时对其进行修复，那么这项耗资6亿美元的空间项目将有可能提前夭折。
2013年8月19日消息，据美国宇航局网站报道，在经过连续数月的分析和测试之后，美国宇航局开普勒望远镜项目团队日前正式宣布放弃让这台望远镜重新恢复到完全工作状态的努力，转而考虑在目前的不利条件下，这台望远镜设备还能承担何种形式的科学任务。
开普勒望远镜已经于2012年11月份完成其主要科学使命，并紧接着开始了其原计划为期4年的计划延长期。其主要的科学任务是搜寻太阳系之外围绕遥远恒星运行的系外行星体。然而由于已经无法凑齐3个反应轮维持望远镜的正常工作状态，项目组决定一边对此前已经收集的大量数据进行分析，一边由工程师团队尝试对故障反应轮进行修复，同时积极考虑如果维修失败，这台先进的空间望远镜是否还仍然可以承担一些其它类型的科学任务。
开普勒计划_开普勒号太空望远镜 -太阳系外行星搜寻史
年份名称国家成就1987利克-卡内基行星搜寻美国已经发现了几百颗系外行星1990哈勃空间望远镜美国最早用直接成像法发现了北落师门周围的行星1993ELODIE、SOPHIE光谱仪法国在类太阳恒星周围发现了第一行星1998英澳系外行星搜寻英国、澳大利亚截止2012已经发现了29颗行星2002麦哲伦望远镜智利截止2010已经发现9颗系外行星2003MOST加拿大研究行星在凌日期间的大气变化2003斯皮策望远镜美国捕捉系外行星发出的红外辐射2003HARPS欧洲已经发现了约150颗围绕类太阳恒星公转的系外行星2006COROT法国已经发现约20颗系外行星2009开普勒望远镜美国用于搜寻类地行星开普勒计划_开普勒号太空望远镜 -仪器构成及系统性能
1、太空分光计：0.95米孔径；
2、主镜：直径1.4米，85%的中空结构；
3、CCD探测镜：9500万像素（42个2200x1024象素的电子耦合器）；
4、带通：峰值半高宽为430-890毫微米；
仪器构成及系统性能
仪器构成及系统性能
5、动态探测范围：9-16个星等（magnitudestars）；
6、优质制导传感器：4个电子耦合器（CCDs）定位在科学焦点平面上；
7、科学数据存储时间：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：最大值为4.33125Mbps；
11、除一次性装置之外，所有机械装置表面都有覆盖层，主镜有三个聚焦装置；
12、飞行组件和装配仪器的质量：1071公斤（预计最大值）；
13、飞行组件和装配仪器的功率：771瓦（预计最大值）
开普勒计划_开普勒号太空望远镜 -近况
2013年5月15日，开普勒空间望远镜由于反应轮故障，无法设定望远镜方向，因此被迫停止其搜寻系外行星任务。2013年8月18日，美国国家航空航天局表示无法修复，正式结束其主要科学任务。
据美国宇航局网站（NASA)消息，北京时间2015年7月24日凌晨，天文学家确认发现首颗位于“宜居带”上体积最接近地球大小的行星（代号为“开普勒-452b”），这是人类在寻找另一颗地球的道路上的重要里程碑。“开普勒-452b”的发现使已确认系外行星的数量增加到1030颗。
“宜居带”（habitablezone）是指行星距离恒星远近合适的区域，在这一区域内，恒星传递给行星的热量适中，既不会太热也不太冷，能够维持液态水的存在。
