NASA разрабатывает мини-спутник под названием Пандора, который будет представлять собой небольшой космический телескоп для наблюдения за атмосферами экзопланет. В отличие от крупных космических обсерваторий вроде телескопа Джеймса Уэбба, Пандора займётся наблюдением всего около двадцати уже открытых планет в известные периоды их транзита на фоне своей звезды.
На сегодня известно около 6 тысяч экзопланет. Если точно, то количество «официально подтверждённых» экзопланет на время написания заметки, то есть на начало февраля 2025 года, составляет 5832 в 4346 звёздных системах (динамику этих цифр можно отследить на сайте NASA). Подавляющее большинство планет открыли за последние двадцать лет при помощи космических обсерваторий, в частности, телескопа Kepler, TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) «Хаббла» и других. Новые тысячи экзопланет ожидают от телескопа Джеймса Уэбба и будущей обсерватории RST (телескопа Нэнси Грейс Роман).
Астрономы вскоре будут иметь в распоряжении мини-обсерваторию в космосе, специально предназначенную для исследования потенциально-обитаемых планет. Проект Пандора в 2021 году был выбран NASA как часть проекта Pioneers. Кроме «Пандоры», в программе ещё три небольших спутника со скромным бюджетом до 20 миллионов долларов. Обсерватория будет изучать уже открытые планеты и сосредоточится на их атмосферах, сравнивая излучение от звезды и его модификацию в атмосфере планеты. Наблюдение будет проводиться в течение длительного (порядка года) времени на нескольких длинах волн, и им будут охвачены около 20 известных экзопланет.
Телескоп будет изучать класс планет, открытых при помощи транзитной фотометрии, то есть путём изучения изменения светимости от звезды в периоды, когда планета раз за период обращения, то есть в течение своего «года» проходит на фоне её диска при наблюдении с нашей точки зрения (совершает транзит, то есть «затмение» своей звезды). Это один из двух основных сегодня методов изучения экзопланет, про него можно подробно прочитать в нескольких статьях, в частности, в этой или этой. На сегодня методом транзита открыто 75% всех экзопланет, в основном благодаря тому, что несколько космических телескопов (TESS и Kepler) было специально предназначено для поиска планет именно этим способом. Ещё двадцать лет назад лидерство было за другим подходом — методом радиальной скорости. Пандора будет изучать именно эти звёздные системы в периоды известных транзитов, снимая спектр планетарных атмосфер. Метод так и называют — транзитная спектроскопия.
На протяжении запланированного года на орбите Пандора будет наблюдать за 20 звёздами и их 39 экзопланетами. Проект предполагает, что не менее 20 экзопланет можно будет наблюдать как минимум по десять раз на протяжении 24 часов во время их транзита на фоне звезды, снимая спектр их атмосферы. Таким образом можно будет определить состав атмосферы и поискать возможные следы биологической активности (биосигнатуры). В частности, Пандора будет охотиться за облаками, туманом в атмосфере и водой.
Проект телескопа возник в ответ на известные проблемы транзитной спектроскопии. Во время транзита планеты по диску своей звезды телескопы фиксируют далеко не только желаемые сигналы от атмосферы экзопланеты. Прежде всего в кадр попадает свет от самой звезды, а вклад собственно планеты здесь — в миллионы раз меньше. Кроме того, как известно по нашему Солнцу, поверхность звезды далеко не однородная. Она содержит более горячие и яркие участки (факулы) и более холодные и тёмные области (пятна). Эти участки непрерывно эволюционируют, кроме того, они перемещаются с вращением звезды. В результате получается смешанный сигнал, в котором сложно выделить вклад света, который проходит именно через атмосферу планеты. Вполне возможно, что особенности спектра какого-либо участка звёздной неоднородности во время транзита астрономы примут за сигнал, например, от присутствия воды в атмосфере.
Поэтому Пандора попытается разделить эти все сигналы, наблюдая объект одновременно в видимом и инфракрасном диапазоне при помощи сравнительно небольшого телескопа с апертурой 45 сантиметров (в отличие от гигантов индустрии, здесь функциональность в видимом и ИК-диапазоне будет совмещена на одном приёмном устройстве). Такие наблюдения позволят наложить ограничения на изменения собственного потока света от звезды и тем самым помогут отделить спектр звезды от планеты.
В отличие от Джеймса Уэбба и других гигантов индустрии, каждая секунда времени которых на счету, а время расписано по сотням задач, миниатюрная Пандора сможет себе позволить сосредоточиться на малом и проводить наблюдения за конкретным объектом в течение более длительного времени. Она заполняет пустующую экологическую нишу в индустрии между массовым открытием экзопланет, чем занимаются флагманы космонавтики вроде того же Джеймса Уэбба, и их поштучным детальным описанием, чем пока что занимается примерно никто. В январе 2025 года завершено строительство базовой платформы космического аппарата, а запуск зонда состоится в конце 2025 года.