在NASA肯尼迪航天中心一個潔淨室內的潔淨室中，一臺小型望遠鏡架在支架上，以便在發射前進行最後一輪檢查。如此格外細緻是因為該天文臺的四個攝像頭將在沒有保護罩的情況下飛行——這是為確保凌星系外行星巡天衛星（TESS）實現其目標的幾項簡化設計決策之一，即作為首次全天系外行星巡天的一部分，測量至少50個小型、岩石狀且可能類地世界的質量。
TESS的提案甚至早於NASA於2009年發射的行星獵手開普勒太空望遠鏡，後者證明了天基系外行星巡天的可行性。兩架望遠鏡都使用所謂的“凌星”法（與這些技術相對）來尋找行星，尋找相對於望遠鏡視線在其母星前方經過的輪廓世界。開普勒不僅確立了凌星作為主要的行星搜尋技術，還令人震驚地揭示了我們的星系充滿了行星，特別是地球大小的兩到四倍的世界。
在其初始任務期間，開普勒在天鵝座、天琴座和天龍座的星空中搜尋了一千多光年以外的恆星。到目前為止，科學家們已經確認了2,341顆系外行星圍繞開普勒最初的約17萬個目標中的恆星執行。另有4,496顆候選行星正在等待確認，但許多行星可能永遠無法得到確認，因為它們的主恆星太暗，無法透過地面望遠鏡進行必要的後續研究。
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TESS團隊採取了相反的方法，首先考慮需要哪些地面觀測來跟進和確認候選的凌星類地行星，然後決定望遠鏡的具體目標。他們選擇了大約20萬顆恆星在TESS為期兩年的主要任務期間進行研究。歐洲航天局正在進行的蓋亞空間望遠鏡已經詳細繪製了所有這些目標恆星的位置，該望遠鏡正在建立有史以來最好的全天恆星位置和距離目錄。
TESS的大多數目標都位於距地球300光年以內，比開普勒研究的大多數恆星明顯更近，亮度也高出一百倍。“在TESS上，我們將能夠對所有目標進行地面後續觀測。這將只是優先事項的問題，而不是能力問題，”NASA戈達德太空飛行中心的專案科學家斯蒂芬·萊因哈特說。
開普勒開創並計劃用於TESS的凌星技術揭示了行星相對於其主恆星的大小。如果可以觀察到多次凌星，科學家還可以確定行星繞恆星執行的距離——這些資訊隨後可用於估計其溫度以及它是否可以在其表面支援液態水，這是適宜性宜居性的關鍵考慮因素。
但是，為了評估行星的質量——這對於確定它是否像地球一樣富含金屬和岩石，還是由冰或氣體組成至關重要——天文學家通常求助於地面望遠鏡。事實證明，通常只需要一個相對適中的天文臺，就可以尋找恆星自轉中的擺動，這種擺動是由其環繞行星群的微小但有規律的引力牽引引起的。TESS專案正在招募數十名天文學家，並在幾架地面望遠鏡上預留時間用於此類研究。
搜尋開始
鄰近類地行星的搜尋大約在TESS發射後兩個月開始，目前計劃於四月中旬發射。那時，望遠鏡應該到達一個不尋常的執行軌道，該軌道在地球周圍高空環繞，最近時僅距地球約67,300英里，然後放大到距地球約234,000英里的月球軌道附近。當TESS在其相對於地球的軌道最高點時，月球將在左側或右側90度，充當軌道壓艙物，使望遠鏡在引力上穩定數十年，而無需使用轉向推進器。
這種偏心軌道使TESS能夠將其大部分時間用於深邃、黑暗的太空，最大限度地減少陽光和地球及月球反射光線的干擾。該航天器將每13.7天繞地球一週，軌道速度恰好是月球的兩倍。當TESS最接近地球時，它將暫停觀測10小時，以將儲存的科學資料傳輸到NASA三個深空網路地面站之一。這些傳輸將以高速率的Ka波段頻率進行——這對該網路來說是首次，將為其他資料密集型未來太空任務（包括詹姆斯·韋伯太空望遠鏡）鋪平道路。
TESS的資料不僅包括每兩分鐘對每個目標恆星亮度進行的測量，還包括每半小時拍攝一次的全天影像，捕捉到超過2000萬顆恆星和1000萬個星系。“這將是一個巨大的資料寶庫。我們預計該檔案將被挖掘多年，”NASA天文學家帕特里夏·博伊德說，她領導著戈達德的TESS客座研究員計劃。
該望遠鏡配備了四個攝像頭，其位置可以覆蓋天空楔形區域，寬度為24度，長度為96度，相當於約10,000個滿月。TESS每兩個軌道移動一次視場，將在執行的第一年覆蓋天空的整個南半球，然後在第二年翻轉以覆蓋其北半球。總共，TESS將覆蓋90%的天空，面積約為開普勒觀測面積的400倍。
關鍵的興趣點是黃道極附近的恆星，這些恆星將包含在TESS覆蓋的每一片天空區域中。這些恆星直接位於黃道平面上方和下方，行星在黃道平面中圍繞太陽運動。這些區域的世界將成為詹姆斯·韋伯太空望遠鏡後續研究的主要目標，該望遠鏡除其他眾多工外，還將嘗試探測一些凌星系外行星的大氣化學成分。韋伯計劃於2019年發射。“在這個角色中，TESS充當韋伯的尋星鏡。我們正在尋找實際可能在其周圍存在系外行星的特定恆星，”麻省理工學院的TESS首席科學家喬治·裡ker說。
裡ker補充說，“不應該很難”實現TESS任務的目標，即測量50顆小型行星的質量。模擬預測，到最初為期三年的地面觀測計劃結束時，該團隊應該已經驗證了更像500顆小型行星，而不是50顆，他說。
最終，TESS可能會為系外行星目錄貢獻多達20,000顆新行星，其中大多數將圍繞M矮星執行，M矮星的直徑為太陽的四分之一到二分之一，並且更暗更冷。M矮星佔銀河系恆星的約70%，是TESS的主要目標。
“對我來說，任何新任務最令人興奮的事情都是你沒有預料到的事情，”專案科學家萊因哈特說。“我真的希望我們在某個時候會發現一些奇怪的東西，一些我們無法解釋的東西，這需要我們認真思考我們所看到的東西是什麼。我認為我們會發現，但我不知道那會是什麼。”