寻找系外行星的最佳遮光罩设计

寻找邻近恒星周围类地行星的一种提议方法是使用两艘航天器：一台望远镜和一个特殊形状的遮光罩，该遮光罩专门设计用于阻止除极小部分外的所有星光衍射进入望远镜。由于此类任务的成本和观测节奏主要由两艘航天器之间的距离决定，因此设计一个能在尽可能靠近望远镜飞行的同时满足观测目标的遮光罩至关重要。在本文中，我们探讨了间距与遮光罩直径之间的权衡。更具体地说，我们提出了一种设计遮光罩外边缘形状的方法，使其尺寸尽可能小，同时产生的阴影足够深且足够大，以便 4m 望远镜能够 survey 许多恒星的宜居带以寻找类地行星。特别是，我们表明，为了使 4m 望远镜在宽带可见光中探测到距离恒星 0.06 角秒、亮度比行星强 $10^{10}$ 倍的行星，需要一个直径 50m 的特殊形状遮光罩，定位在望远镜前方约 $72,000$ km 处。