1月16日，在馬里蘭州國家港舉行的第245屆美國天文學會會議上，美國宇航局（NASA）官方宣布了一項重要進展——其探測系外行星的新任務“潘多拉”距離發射又邁進了一步。該項目航天器的核心部件——飛行器主體已完工，這一突破將幫助科學家們探測系外行星大氣中的奧秘。 “這對我們來說是一個巨大的里程碑，讓我們有望在今年秋季發射。”項目首席研究員、NASA戈達德航天中心的Elisa Quintana說，“飛行器主體不僅承載著我們的科學儀器，還負責導航、數據采集和與地球的通信——它是整個航天器的‘大腦’。”
作為一顆小型衛星，“潘多拉”號的主要任務是深入研究至少20顆已知的系外行星，重點探測這些行星大氣中的水汽、云層和霧霾含量。這些觀察數據將為NASA的詹姆斯·韋伯空間望遠鏡和未來尋找宜居世界的任務奠定基礎。
“潘多拉”號的誕生源于在系外行星觀測方面所面臨的一個關鍵難題。
天文學家可以通過“凌日”現象來研究系外行星的大氣成分。所謂“凌日”，是指從地球視角觀測時，行星經過其主恒星前方的天文現象。在這一過程中，部分恒星光線會在到達觀測者之前掠過行星的大氣層。這些光線與大氣物質相互作用后，會在光譜中留下獨特的“化學指紋”，即在特定波長上顯示出亮度降低，從而揭示行星大氣的組成。
然而，2018年，亞利桑那大學研究團隊的博士生、現在麻省理工學院從事科學研究的Benjamin Rackham發現了這種方法的局限性：望遠鏡不僅接收到掠過行星大氣的光線，還會接收到來自整個恒星表面的光。恒星表面并不均勻，存在著更熱、異常明亮的光斑區域和更冷、更暗的類日斑點區域，這些區域會隨著恒星的自轉而不斷變化。這種來自恒星的“混合信號”干擾了穿過系外行星大氣層的光信號，使科學家們難以準確識別行星大氣的特征。
“我們預測這種干擾會限制韋伯望遠鏡研究宜居行星的能力。”項目系外行星科學工作組負責人、亞利桑那大學斯圖爾德天文臺和月球與行星實驗室教授Daniel Apai解釋說，“特別是在探測水的存在時，恒星的光變可能會掩蓋或模仿水的光譜特征，而水恰恰是評估行星宜居性的關鍵指標。”
為此，科學家們提出了“潘多拉”計劃。“雖然‘潘多拉’的體型和靈敏度不及韋伯望遠鏡，但它能夠更長時間地觀察系外行星的主恒星，從而實現更深入的研究。”Apai表示，“更好地了解這些恒星，將有助‘潘多拉’及其‘老大哥’韋布望遠鏡區分來自恒星和行星的信號。”
為實現這一突破性的觀測目標，“潘多拉”號在設備和觀察策略上都進行了創新設計。在設備方面，科學家們為其配備了一臺口徑45厘米的全鋁制望遠鏡。這臺由勞倫斯利弗莫爾國家實驗室與新罕布什爾州基恩市的康寧特種材料公司聯合研發的望遠鏡具有獨特優勢：不僅能同時捕捉恒星的可見光亮度和近紅外光譜，還能在行星凌日時獲取行星的近紅外光譜。這種多波段的綜合觀測數據將幫助科學團隊準確判斷恒星表面特性，從而對恒星和行星的信號實現有效分離。
在觀測策略上，與使用需求量大、觀測時間有限的韋布等旗艦級望遠鏡不同，“潘多拉”號可以對目標進行長時間的持續跟蹤觀測。在為期一年的任務中，科學團隊計劃對至少20顆系外行星進行深入研究，每顆行星將進行10次觀測，每次持續24小時，以確保能夠完整記錄行星的凌日光譜數據。
NASA戈達德航天中心牽頭的這項任務匯集了多家機構的技術力量。勞倫斯利弗莫爾國家實驗室負責項目管理和工程實施，并與康寧公司合作開發了任務的核心設備。NASA艾姆斯研究中心將負責數據處理，而任務控制中心則設在亞利桑那大學，這也是NASA首次將任務運營中心設在該校。
“我們的團隊正全力以赴，確保任務控制中心在發射時能夠達到最佳運行狀態。”任務操作團隊負責人Karl Harshman表示，“本周我們已完成了天線系統的通信測試。這個系統將負責向‘潘多拉’號發送指令并接收航天器傳回的遙測數據。我們都期待著今年晚些時候開始接收科學數據。”