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精密热控制技术使望远镜具有热稳定性
摘要。精密热控制 (PTC) 项目是一项多年的努力，于 2017 财年启动，旨在完善超热稳定紫外/光学/红外空间望远镜主镜组件所需的技术就绪水平 (TRL)，以对系外行星进行超高对比度观测。PTC 有三个目标：(1) 验证热光学性能模型，(2) 推导热系统稳定性规范，(3) 演示多区域主动热控制。PTC 成功实现了其目标，并将主动热控制技术成熟到至少 TRL-5。PTC 的主要成就是演示了 1.5 米超低膨胀 (ULE ® ) 先进镜面技术开发-2 (AMTD-2) 镜面在相关热/真空环境中暴露于热扰动时优于 2 mK 均方根稳定热控制，以及将 1.5 米 AMTD-2 镜面塑造成皮米精度的能力。此外，还展示了一种分析方法，用于量化热诱导的中空间频率误差，这种误差可能导致日冕仪黑洞中的散斑噪声。© 作者。由 SPIE 根据知识共享署名 4.0 国际许可发布。分发或复制本作品的全部或部分内容需要完全署名原始出版物，包括其 DOI。[DOI：10.1117/1.JATIS .8.2.024001]
通过模拟器和深度学习在深空探索方面取得进展
美国宇航局的星光计划和突破摄星计划概念化了通过定向能驱动的小型相对论航天器进行快速星际旅行。这一过程与传统的太空旅行截然不同，用小型、快速、廉价和易碎的航天器取代大型和缓慢的航天器。这些晶片卫星的主要目标是在深空旅程中收集有用的图像。我们介绍并解决了伴随这一概念的一些主要问题。首先，我们需要一个物体检测系统，可以检测我们从未见过的行星，其中一些行星包含我们可能甚至不知道在宇宙中存在的特征。其次，一旦我们有了系外行星的图像，我们就需要一种方法来拍摄这些图像并按重要性对它们进行排序。设备故障，数据速率很慢，因此我们需要一种方法来确保对人类最重要的图像是优先进行数据传输的图像。最后，机载能量最小，必须节约和谨慎使用。不应错过任何系外行星图像，但错误地使用能量会造成损害。我们引入了基于模拟器的方法，利用人工智能（主要是计算机视觉）来解决这三个问题。我们的结果证实，模拟器提供了极其丰富的训练环境，远超真实图像，可用于训练模型，以研究人类尚未观察到的特征。我们还表明，模拟器提供的沉浸式和适应性环境与深度学习相结合，让我们能够以一种难以置信的方式导航和节省能源。
关于温带行星硅酸盐风化的岩性控制
在行星表面的硅酸盐岩石的风化可以从大气中划出CO 2，以最终在行星内部埋葬和长期存储。这个过程被认为是对碳酸盐硅酸盐循环（碳循环）的基本负反馈，以维持地球上的克莱门特气候和潜在的温带系外行星。我们实施热力学，以确定风化速率是表面岩性（岩石类型）的函数。这些速率提供了上限，允许估计调节气候的最大风化速率。该建模表明，在给定岩石而非单个矿物质中矿物组合的风化对于确定行星表面上的风化速率至关重要。通过实施流体传输控制方法，我们进一步模拟了化学动力学和热力学，以确定受地球大陆和海洋壳构造及其上层岩石的启发的三种岩石的风化速率。我们发现，类似大陆壳的岩性的热力学风化速率比海洋壳的岩性特征低约一到两个数量级。我们表明，当CO 2二压压力降低或表面温度升高时，热力学而不是动力学会对风化产生强大的控制。在动力学和热力学上有限的风化状态取决于岩性，而供应限制的风化与岩性无关。我们的结果表明，热力学有限的硅酸盐风化的温度敏感性可能会激发对碳循环的正反馈，在这种情况下，随着表面温度的增加，风化速率降低。
温带子的GCM的新对流方案
温带子纳普的抽象大气表征是系外行星科学的新边界，最近可能对海学世界k2-18 b进行了JWST观察。鉴于亚北极脉冲状态（包括潜在的可居住行星）的广泛条件，大气过程的准确建模对于解释高精度光谱数据至关重要。值得注意的是，对流是一个重要的过程，可以在跨新持久条件下以不同的模式运行。对流在高凝结质量分数（非涂抹大气）或较轻的背景气体（例如在H 2-富有的气氛中的水对流，在后一种情况下可能会弱得多，甚至可以完全关闭。我们提出了一种新的质量升华方案，该方案可以捕获这些变化并在3D常规循环模型（GCM）中使用的广泛参数空间模拟对流。我们验证了两种代表性案例的方案，一种陆地样的气氛和微型新闻氛围。在陆地案例中，考虑到具有地球风格的trappist-1e，该模型在类似地球的对流案例中与地面调节模型几乎相同。在小型新持续情况下，考虑了K2-18 B的批量特性，并假设具有深H2的大气，我们证明了该方案的能力，可以重现非遵循对流。我们发现在大于0.3 bar的压力下发生的对流，动力学结构显示出高纬度的前列喷射。我们的对流方案将有助于对各种外部大气的3D气候建模，并能够进一步探索温带的亚本次大气。
当前空间技术的挑战和机遇
随着 1957 年人造卫星的发射和随后太空时代的开始，空间技术的进步一方面导致了数百种使用卫星数据的应用程序的开发（Pelton 等人，2017），包括日常使用的设备，从卫星电视到汽车中的卫星导航。另一方面，它支撑了地球和大气科学以及天文学和天体物理学的科学进步。回顾该领域一些最引人注目的贡献，卫星测量显示了大气中臭氧层的消耗程度，并证实了系外行星和黑洞的存在，以及许多其他科学进步。空间技术的快速发展为全人类带来了非凡的成就，例如登月。与此同时，这些太空任务为人类提供了强有力的标志性图像，而像蓝色弹珠（Wuebbles，2012）这样的照片已成为我们这个星球及其非凡环境和有限资源的公认象征。尽管太空技术的惊人进步与整个航空航天业一样在上个世纪末放缓，但仍取得了非常重要的成就。其中包括国际空间站的发展以及对其他行星和天体的机器人探索，包括登陆彗星！多年来，太空经常被视为新的前沿，激发了作家和电影导演的想象力，他们创造了（或多或少可信的）由太空技术的奇妙发展实现的未来愿景。然而，与历史向我们展示的事实一致，在“探索”新环境和巩固相关技术的初始阶段之后，随之而来的是企业激增，以利用新环境提供的新机会。这就是我们今天所处的状态。我们正处于一个范式转变的时期，这一时期有时被称为太空 4.0，伴随着动机、参与者乃至技术的变化（普华永道报告，2019 年）。
真正的木星-土星类似物的第一张图像和光谱
摘要 我们计划使用 NIRSpec 积分场单元 (IFU) 拍摄真正的太阳系气态巨行星类似物、标志性的 eps Eridani b 的第一张图像和光谱。Eps Eri b 是一颗已知的径向速度行星，围绕附近的类太阳恒星 (K2V) 运行，轨道距离约为 3.5 au（周期为 7.3 年），其动态质量介于土星和木星之间（0.57-0.78 MJup），这意味着它可以直接与太阳系气态巨行星进行比较。这颗青少年（4 亿至 8 亿年）亚木星是独一无二的，因为就半长轴、质量和年龄而言，它位于凌日和直接成像的系外行星之间。到目前为止，该参数空间区域无法进行光谱表征。此外，第 3 周期是观察该行星的最佳时间，因为它处于最远的投影分离状态，这种情况每 4 年才发生一次。我们将针对这颗冷亚木星的峰值通量（~140-215 K）获得 3-5 微米的 R~2,700 光谱，并首次测量其亮度、有效温度和成分（C/H、O/H、N/S）。由于第 1 周期数据证明 NIRSpec IFU 可以达到优于 JWST 日冕仪的对比度（35 分钟内 1'' 处 1e-6），因此可以直接探测到 eps Eri b。观察描述我们建议使用 NIRSpec 积分场单元（IFU；G395H/F290LP；2.87 - 5.27 微米）拍摄 eps Eridani b 的第一张图像和高分辨率光谱（R=2,700）。
天文学中的AI
摘要：本研究论文研究了人工智能（AI）对天文学领域，革命性数据分析，天体对象分类，系外行星发现和实时观察的变革影响。在过去的十年中，天文学家利用了人工智能技术的力量，包括机器学习，深度学习和数据挖掘，以前所未有的方式探索宇宙。本文的第一部分研究了AI如何显着增强了天文学的数据处理和分析功能。AI算法有效地从地面望远镜和空间任务中处理大量的观察数据，使天文学家能够识别天体对象并检测隐藏在复杂数据集中的微妙信号。此外，AI与自适应光学系统的整合增强了观察质量，增强了对遥远星系和外部球星的研究。继续前进，本文讨论了AI驱动的分类模型如何根据其独特特征对恒星，星系和其他天文实体进行分类。这些进步加快了编目过程，并能够识别稀有和新颖的天文现象，从而促进了宇宙的全面探索。此外，该研究还研究了AI如何促进外部球星的发现及其对潜在居住性的理解。基于AI的算法有效地分析了光曲线和径向速度数据，从而从广泛的调查中检测到了外部行星。关键字：人工智能此外，AI驱动的大气建模提供了对这些遥远世界的可居住性潜力的宝贵见解，扩大了寻找外星生命的搜索。宇宙事件的发现，例如超新星，伽马射线爆发和重力波源。
利用机器学习，以准确处理一般循环模型中重叠的不透明度物种
要了解系外行星和棕色矮人的高精度观察结果，我们需要详细且复杂的一般循环模型（GCM），这些模型（GCM）结合了水动力学，化学和辐射。在这项研究中，我们专门研究了GCMS中化学和辐射之间的耦合，并比较了相关化学中不同化学物种在相关性假设中混合的不同方法，当无法假设平衡化学时。我们提出了一种基于DeepSet（DS）的快速机器学习方法，该方法有效地结合了单个相关性-K的不相差（K-table）。我们与其他已发表的方法（例如自适应等效灭绝（AEE））以及与重新融资和求职（RORR）的随机重叠一起评估了DS方法。我们将这些混合方法集成到我们的GCM（Expert/MitGCM）中，并评估了它们的准确性和性能，以热木星HD 209458 b的示例。我们的发现表明，DS方法既适合GCM使用率准确又有效，而RORR太慢了。此外，我们观察到AEE的准确性取决于其特定的实现，并可能在实现辐射转移解决方案收敛时引入数值问题。然后，我们在简化的化学不平衡情况下应用了DS混合方法，在那里我们建模了Tio和Vo的雨水，并确认TIO和VO的雨水会阻碍平流层的形成。为了进一步加快GCM中一致的不平衡化学计算的发展，我们提供了文档和代码，用于将DS混合方法与相关-K辐射传递求解器耦合。DS方法已进行了广泛的测试，足以适合GCM。但是，可能需要加速大气检索的其他方法。
tess数据发行说明： - 扇区31，DR47
这些数据发布说明提供了有关从过渡系外行星调查卫星（TESS）处理和导出数据的信息。此数据发布中包含的数据产品包括全帧图像（FFIS），目标像素文件，光曲线文件，侧支像素文件，进行抛弃基础向量（CBVS）和数据验证（DV）报告，时间序列，时间序列以及关联的XML -FILES。这些数据产品是由苔丝科学加工操作中心（SPOC，Jenkins等人，2016年）在NASA AMES研究中心，由TESS Instrument收集的数据，该数据由马萨诸塞州理工学院（MIT）的TESS有效载荷运营中心（POC）管理。这些数据产品的格式和内容记录在科学数据产品描述文档（SDPDD）1中。SPOC科学算法主要基于开普勒任务科学管道的算法，并在开普勒数据处理手册（Jenkins，2020年）中进行了描述。2 Twicken等人记录了数据验证算法。（2018）和Li等。 （2019）。 苔丝仪器手册（Vanderspek等人 ，2018年）包含有关苔丝仪器设计，检测器布局，数据属性和任务操作的更多信息。 TESS任务由NASA科学任务局资助。（2018）和Li等。（2019）。苔丝仪器手册（Vanderspek等人，2018年）包含有关苔丝仪器设计，检测器布局，数据属性和任务操作的更多信息。TESS任务由NASA科学任务局资助。
云在热木星WASP-43 B
上下文。热木星是潮汐锁定的气态系外行星，表现出巨大的白天温度对比。正如许多观察结果所暗示的那样，他们凉爽的夜晚被认为是托管云。然而，这些云的确切性质，它们的空间分布以及它们对大气动力学，热结构和光谱的影响仍然不清楚。目标。我们研究了WASP-43 B的大气，这是最近与James Webb空间望远镜（JWST）观察到的短期热木星，以了解云对大气循环和热结构的辐射和动态影响。我们旨在了解具有各种尺寸和大气金属性的不同种类的冷凝物的影响。方法。，我们使用了一个3D全球气候模型（GCM），该模型具有新的温度依赖性云模型，其中包括辐射反馈以及水动力整合，以研究WASP-43 b的大气特性。我们从GCM模拟中产生了可观察到的物品，并将它们与光谱相曲线进行了比较，从各种观察结果到对大气特性的限制。结果。我们表明云具有净变暖效果，这意味着由云引起的温室效应比反照率冷却效果强。我们表明，云的辐射效应对黄蜂的动力学和热结构有各种影响。取决于冷凝水的类型及其尺寸，辐射动力反馈将改变水平和垂直温度梯度并降低风速。对于超极性金属气氛，大气中形成的云层较少，导致反馈较弱。与HST，Spitzer和JWST观察到的光谱相曲线的比较表明，Wasp-43 B的夜间夜间浑浊，排除了Sub-Micron Mg 2 Sio 4云颗粒作为主要不透明源。区分多云的太阳能和多云的超极性金属气氛并不简单，需要进一步观察反射的光和热发射。