开普勒 太空望远镜 ，是 美国航空航天局 设计来发现环绕着其他 恒星 之类地 行星 的太空望远镜，也是世界首个用于探测 太阳系 外类地行星的飞行器。
开普勒太空望远镜，于2009年发射升空， 中国空间站工程巡天望远镜 任务原计划持续到2016年。但在2013年5月， 开普勒望远镜 出现关键故障，导致无法对原来的天区进行精确定位，因此不得不改弦易辙，调整观测区域。从2014年开始，开普勒望远镜进入第二阶段探测，被NASA命名为K2，即“开普勒任务2”（Kepler Mission 2.0）。
2017年6月， 美国航空航天局 公布的数据显示，开普勒望远镜已发现4034颗 太阳系外行星 的候选行星，其中2335颗已被确认。 2018年10月30日，美国国家航空航天局宣布开普勒太空望远镜退役。
简介
（KEPLER）是世界首个用于探测 太阳系 外 类地行星 的飞行器，于美国东部时间2009年3月6日22时50分（北京时间7日11时50分），将从 佛罗里达州 卡纳维拉尔角空军基地 17-B发射台发射升空，它将是 美国宇航局 发射的首颗探测类地行星的 探测器 。
任务目的
开普勒探测器计划对 银河系 内10万多颗 恒星 进行探测，希望搜寻到能够支持生命体存在的类地行星。
一、测定在多样性光谱型 恒星 适宜居住区域内部或周围的陆地 行星 和大型行星数量
这 小行星1972 测定数据源自行星的数量和大小，以及被监控恒星的数量和光谱类型。即使开普勒探测器发现这一数据为零，也具有很重要的科学意义，毕竟证实了更多数目的恒星体系经过了搜索勘测，排除了可能出现适宜居住行星的可能性。
二、测定不同体积大 小行星 的分布，以及行星的 半长轴 （semimajor axes）
测定不同体积大小 行星 的分布状况主要源自观测该行星微弱光亮的递减度和所在 恒星 体系的特征。
基于开普勒第三定律，通过测定恒星的质量和周期年龄特征，可进一步确定 行星 半长轴相应的数据资料。据悉，开普勒第三定律的内容是：行星距离 太阳 越远，行星的受力越弱，行星的加速度减小，故运行得越慢，行星的 公转 周期就越长。 行星 半长轴还可通过地面分光镜和恒星模型的观测结果得出，测定行星半长轴出现的不确定因素是与所在恒星体系中中心 恒星质量 有关。
三、评估多 恒星 体系中 行星 的数量和行星的轨道分布状况
这项评估可对比一对多 恒星 体系中发现 行星系 的数量来实现，如果该多恒星体系是紧密地结合在一起，或者是可通过高角分辨率观测的较广阔空间体系，使用地面上的分光镜仪器便可观测这样的多恒星体系。
四、测定短周期 气态巨行星 的密度、质量、体积大小、 反照率 、 半长轴
短周期巨行星可通过它们的反射光变化来探测发现，同样，它们的半长轴测定也是源自于使用开普勒第三定律测定 恒星 的质量和周期年龄特征。
凌日行星（planetary transit）的数量占已测定一定大 小行星 数量的10%。据悉，凌日是内 行星 经过 恒星 面的一种 天文现象 。如果这两颗行星的一颗恰好从 地球 与 太阳 之间经过，地球上的观察者就会看到有一个黑点从太阳圆面通过，需时大约为一个多小时，人们把这种现象称为凌日。
按照探测计划，开普勒探测器在探测任务的最初几个月内将发现一定数量的短周期 气态巨行星 ，并测定这些行星的大小、 半长轴 ，通过反射光调制振幅的测定来确定其 反照率 ，行星的密度由开普勒探测器的分光镜和该行星出现凌日现象时进行测定，该方法曾在测定 HD 209458b 行星密度时使用过。
五、使用互补技术，测量每个光度角度识别发现的 行星 系统中额外的行星数量
使用空间干涉仪（SIM）和地面 克里斯蒂安·多普勒 分光镜来搜寻未出现凌日现象的超大质量行星，进一步提供每个已探测行星系统的详细资料。
六、探测具有行星系统的 恒星 的性质特征
科学家使用地面观测仪器探测每个恒星的光谱类型、发光度等级和 金属性 ，此外，还有恒星的旋转比率、表面亮度多相性，从光度计数据直接获得的恒星活动性。使用开普勒 探测器 震观测仪（asteroseismology）等仪器测定恒星的年龄和质量。
未来的探测任务
基于开普勒探测器的勘测分析结果，未来空间 干涉仪 （SIM）和“ 类地行星 搜索者号”（tpf）探测器将进行更深入的类地行星的探索发现，据悉，“类地行星搜索者号”预定2011年升空。
在开普勒探测器的基础上，未来的探测任务还需要具备以下勘测条件：在日后的 行星 搜索项目中识别确定主 恒星 的常用恒星特征；确定需要进行搜寻的空间体积；向空间干涉仪（SIM）提供具有陆生行星体系的勘测目标列表。
探测方式
“凌日”是指在观测者看来，行星从其母恒星前面经过的现象。 比如在地球上可以观测到 水星 凌日或金星凌日，这时人们看到 太阳 表面上仿佛有个小黑点在缓缓移动。 同样，观测其他 恒星系统 时也会看到凌日现象，“ 约翰尼斯·开普勒 ”便是通过相关观测数据来计算 行星 的特点。
“开普勒”可以测量凌日 行星 的公转周期，据此可大致计算出行星轨道大小；“开普勒”号还可以观测到凌日深度（ 恒星 亮度减弱的程度），据此计算出行星的大小。对于行星的母恒星，可以根据其光谱、光度等参数估算其质量。综合这些数据，可以推测一颗行星是否适合生命存在。
“ 开普勒 ”观测的目标区域位于 银河系 中的 天鹅座 和 天琴座 一带，因为这个方向上的观测较少受 太阳 等 天体 影响，有利于持续观测。此外，这一区域内也存在较多的恒星及附属行星。
构成及性能
1、太空 分光计 ：0.95米孔径；
2、主镜：直径1.4米，85%的中空结构；
3、CCD探测镜：9500万像素（42个2200x1024象素的 电子 耦合器 ）；
4、带通：峰值半高宽为430-890毫微米；
5、动态探测范围：9-16个 星等 （magnitude stars）；
6、优质制导 传感器 ：4个电子耦合器（CCDs）定位在科学焦点平面上；
7、科学数据存储时间：大于60天；
8、上行X 波段 ：7.8125 bps －2kbps；
9、下行X波段：10 bps－16kbps；
10、下行Ka波段：最大值为4.33125 Mbps；
11、除一次性装置之外，所有机械装置表面都有 覆盖层 ，主镜有三个聚焦装置；
12、飞行组件和装配仪器的质量：1071公斤（预计最大值）；
13、飞行组件和装配仪器的功率：771瓦（预计最大值）
运行历史
使用 美国航空航天局 发展的太空光度计，在绕行 太阳 的轨道上，观测10万颗 恒星 的光度，检测是否有 行星 凌星的现象（以凌日的方法检测行星）。为了尊崇 德国 天文学家 约翰尼斯·开普勒 ，这个任务被称为开普勒太空望远镜。开普勒是NASA低成本的发现计划聚焦在科学上的任务。NASA的艾美斯研究中心是这个任务的主管机关，提供主要的研究人员并负责地面系统的开发、任务的执行和科学资料的分析。
2013年5月，开普勒 太空望远镜 的反应轮发生重大故障，无法设定望远镜方向，正常的观测工作基本停止。 在经过数个月的努力后， 美国航空航天局 于8月15日宣布放弃修复“开普勒”。“ 开普勒 ”由此结束搜寻 太阳系 外 类地行星 的主要任务，但它仍可能被用于其他科研工作。
2018年7月，由于燃料即将耗尽，开普勒已开启休眠模式，休眠时间将持续到2018年8月初。
2018年10月30日，美国航天局宣布，开普勒太空望远镜已耗尽燃料，正式退役，随后被安排在远离 地球 的安全地带休眠。
仪器介绍
在为期至少3年半的任务期内，“开普勒”太空望远镜将对 天鹅座 和 天琴座 中大约10万个 恒星系统 展开观测，以寻找类地行星和生命存在的迹象。 美国航空航天局 公布的资料显示，“开普勒”太空望远镜携带的光度计装备有直径为95厘米的 透镜 ，它将通过观测 行星 的“凌日”现象搜寻 太阳系 外 类地行星 。
这次发射是“ 德尔塔 ”系列 运载火箭 第339次发射。
运行轨道
约翰尼斯·开普勒 不在环绕 地球 的轨道上，而是在尾随地球的太阳轨道，所以不会被地球遮蔽而能持续的观测，光度计也不会受到来自地球的漫射光线影响。这样的轨道避免了重力 摄动 和在 地球 的轨道上固有 扭矩 ，可以有一个更加稳定的观测平台。光度计指向 天鹅座 和 天琴座 所在的领域，远离了 黄道 平面，所以在绕行 太阳 的轨道上，阳光也不会 渗漏 入光度计内。天鹅座也不会被 柯伊伯带 或 小行星带 的 天体 遮蔽到，所以在观测上是一个很好的选择。
这样选择的另一个好处是 约翰尼斯·开普勒 所指向的方向是 太阳系 绕着 银河系 运动的中心，因此开普勒所观察到的 恒星 与银河中心的距离大致上与太阳系是相同的，并且也都靠近银河的盘面。这是个很重要的事实，如果 星系 也有适居带的位置，就如同建议的 地球殊异假说 。
外星搜寻
太阳系外 行星 搜寻史
探测原理
开普勒 是一架 太空望远镜 ，在设计上用于探测遥远恒星以确定 类地行星 具有多高的普遍性。 开普勒 将利用“凌日法”对 行星 进行间接探测。除了揭示一颗行星的存在外，这种光信号也能告诉我们这颗行星的体积以及运行轨道。在此之后，科学家将利用其它测量手段确定所发现的每一颗行星是否位于适于生命居住的区域，或者说测量这颗行星与其所绕 恒星 之间的距离，以确定其表面是否存在 液态水 。
其探测行星的原理是：当 恒星系统 中的行星运行到开普勒号与恒星之间时，由于行星的遮挡，开普勒号光度计 传感器 接收到的恒星亮度会变弱。地面科学家可以根据恒星亮度的这种 周期性 的微弱变化来推算出 行星 的大小和轨道周期等数据。 开普勒式望远镜 能探测到的这种亮度微弱变化可以小到百万分之十左右。这一技术方法已经被科学家采用了大约十年，并帮助了天文学家发现了300多颗较大的行星。而开普勒望远镜将目标对准更小的行星，像 地球 一般大的宜居住行星，它们都围绕其母 恒星 运转。
任务详情
估计 航天飞机 的质量是1039公斤，口径是0.95米，主镜（在 地球轨道 之外最大的镜片）1.4米，视野（FOV）有105 deg2（大约12度的直径），大约是胳膊伸直时一个拳头遮蔽的视野。光度计有一个柔软的焦点提供良好的光度测量，而不是清晰的图像。结合的光度差异精确性（CDPP，combined differential photometric precision），对一颗m（V）=12类似 太阳 的 恒星 ，进行6.5小时的影像综合是20ppm，已包括恒星本身预期可能的 10ppm光度变化。而一颗类似 地球 的行星凌星造成的光度变化是84ppm，而且轨道经过 恒星 中心时至少将持续13小时。焦平面由42个1024 X 2200的CCD组成，每个画素的大小是27微米，是发射至太空中最大的 照相机 。这个阵列由一条连结到外面的 热导管 来冷却。CCD每3秒中读出一次资料，并且可以暂留15分钟，只有对应到有兴趣目标恒星画素的资料才会被保存，并透过遥测传回到地面。这个任务在生命周期中，包括持3.5年的运作，估计要花费6亿美金。
据 美国航空航天局 网站最近报道，美国宇航局在搜寻 太阳系外行星 方面正迎来两个里程碑式的事件。首先持续时间长达3年半的开普勒太空望远镜圆满地完成了其主任务期；另一方面，这一功勋卓著的 太空望远镜 设备即将开始其延长任务期，该延长任务期将持续4年。
任务运作
开普勒太空望远镜由外面位于 科罗拉多州 波尔德市的大气和太空物理实验室（LASP）负责运作。 太阳 阵列在每年位于分 至点 时会转动至正对着太阳的方向，这些转动将用来优化照射到阵列上的阳光，并使 热辐射 器保持指向深太空的方向。同时，LASP和贝尔太空科技公司（该公司负责建造 航天飞机 和仪器）从位于 科罗拉多 州波尔德市的 科罗拉多大学博尔德分校 的控制中心进行操作。LASP进行基本的任务计划和科学资料最初的收集和分发工作。
美国航空航天局 每星期两次透过X- 波段 的通信线路与太空船联系，下达指令和进行状态更新，每个月一次使用Ka带下载科学性的数据，传输的最大 速率 是4.33Mb/s。开普勒太空船在船上会自己进行部分的资料分析，只在必要时才会传送科学性的数据，以保持 带宽 。
在任务期间由LASP收集的遥测科学资料会被送至位于 马里兰州 巴尔的摩 约翰霍普金斯大学校园内的太空望远镜技术学院开普勒数据管理中心（DMC）。这些遥测科学资料会被解码并且处理成未校正的FITS－并由DMC格式化成科学数据产品，然后通过在 美国航空航天局 的艾美斯研究中心的科学操作中心（SOC）进行校正和最后的处理。SOC将送回校正和处理好的数据产品和科学结果给DMC做长期的归档和经由在STScl的多任务档案（MAST）分送给世界各地的天文学家。
特点
1、 开普勒式望远镜 是世界是第一个真正能发现类地 行星 的太空任务，它将发现宜居住区围绕像我们 太阳 似的 恒星 运转的行星。水是生命之本，此宜居住区得是恒星周围适合于水存在的一片温度适宜的区域，在这种温度下的行星表面可能会有水池存在。
2、在 开普勒望远镜 三年半多的任务结束之前，它将让我们更好地了解其它类地行星在我们 银河系 到底是多还是少。这将是回答一个长久问题的关键一步，此问题就是：我们是 宇宙 中惟一的么？
3、 开普勒望远镜 通过发现 恒星 亮度 周期性 变暗来探测 太阳系外行星 。当我们从地球上某个位置来观察天空时，如果有 行星 经过其母 恒星 的前面，就能发现此行星会导致其母恒星亮度稍微变暗。 开普勒式望远镜 更能洞悉这一情况。
4、开普勒望远具有太空最大的 照相机 ，有一个95兆像素的电荷偶合器（CCD）阵列，这就像我们日常使用的数码相机中的CCD一样。
5、 开普勒望远镜 如此强大，以至于它从太空观察 地球 时，能发现居住在小镇上的人在夜里关掉他家的门廊灯。
6、开普勒太空望远镜定位在地-日系统的第二 拉格朗日点 ，围绕 太阳 运转，所以可以全时段检测目标天区。
7、观测目标远离 黄道 面，可避免 太阳系 天体 掩食的干扰。
主要里程碑
开普勒空间望远镜是 美国航空航天局 首个能够搜寻围绕 类太阳恒星 运行的 地球 大小 太阳系外行星 的探测项目，其迄今经历的重要里程碑式事件有：发生升空；发现首颗系外行星；发现质量和直径都最小的系外行星；发现首个6 行星 系统；发现首个围绕两个太阳运行的 行星 ；发现位于 宜居带 中，围绕一颗类太阳恒星运行的最 小行星 等等。
发现的新星球
约翰尼斯·开普勒 发现的新星球
Kepler 9b和Kepler 9c：开普勒早期的第一批一系列持续发现也包括围绕 恒星 Kepler-9运转的两颗星球。Kepler 9b和Kepler 9c是开普勒探索任务的第一个多星球 星系 。这些 土星 大小的星球围绕着它们 母星 的运转周期大约为19天和38天。第三颗超级 地球 大小的星球随后也被确认存在于这个星系中。
开普勒-10b ：
开普勒太空望远镜一直都在寻找最像 地球 的星球。Kepler-10b是第一个被确认为类似我们地球的岩石星球。 这颗星球的半径大约是地球的1.4倍而且围绕它的母星运转周期不足一天。 约翰尼斯·开普勒 的超精准测量能够确定这颗星球的质量是地球的4.6倍，这就使它在密度上类似于铁质哑铃。考虑到它的构成而且它极为贴近 母星 ，一些科学家认为 开普勒-10b 更像一颗超级 水星 而不是 地球 双胞胎。
Kepler-22b：
这颗星球距离地球600光年而且半径为地球的2.4倍，围绕着一颗太阳一样的 恒星 运转。此外它的一年大约为290天，比我们的地球稍短。科学家们并不知道它的构成，但是如果它有大气的话，它或许有一个巨大的海洋而且有可能的存在生命。
Kepler-42：
Kepler-42含有有史以来观察到的最小 太阳系 。 红矮星 周围环绕着三颗比 地球 还小的岩石星球，最小的大约只有 火星 大小。所有这些 行星 的轨道周期都不足两天，这就意味着它们全都太热而无法存在任何生命。
开普勒22b 、69-c、62-e、62-f
大小合适、位置合适”， 美国联合通讯社 19日发文称， 开普勒62 行星系 距地球约1200光年，位于 天琴座 。在该系统中，5颗行星围绕一颗比 太阳 更小、更冷、更老的 恒星 运行， 开普勒 -62e 和 开普勒62f 是其最外围的两颗，它们的体积分别为 地球 的1.6倍和1.4倍，受到的热量辐射也只是地球的1.2倍和0.4倍，公转周期分别为122天和267天。德国 马克斯·普朗克 天文研究所科学家说，开普勒-62e的温度“可能就像5月的 华盛顿哥伦比亚特区 ”。研究人员猜测，这两颗 行星 主要由岩石或冰构成，只有在获得相关大气 频谱 特性后，才能清楚它们是否真的“宜居”，“如果上面有生命，肯定非常高级”。另一颗“ 新地球 ” KOI-172.02 位于开普勒-69行星系统，在 天鹅座 ，离地球约2700光年，体积为地球的1.7倍，公转周期为242天，构成材质尚不确定。除此之外，这两个 行星系 的其余4颗行星 公转 周期只有十多天，意味着它们非常热，不适合人类生存。
放弃维修
2013年5月，在搜寻 太阳系外行星 方面功能最为强大的 美国航空航天局 开普勒空间望远镜发生重大故障， 卫星 基本停止了正常的观测工作，如果宇航局的工程师无法及时对其进行修复，那么这项耗资6亿美元的空间项目将有可能提前夭折。
2013年8月19日消息，据美国宇航局网站报道，在经过连续数月的分析和测试之后，美国宇航局 开普勒 望远镜 项目团队 日前正式宣布放弃让这台望远镜重新恢复到完全工作状态的努力，转而考虑在目前的不利条件下，这台望远镜设备还能承担何种形式的科学任务。
开普勒式望远镜 已经于2012年11月份完成其主要科学使命，并紧接着开始了其原计划为期4年的计划延长期。其主要的科学任务是搜寻 太阳系 之外围绕遥远 恒星 运行的系外 行星 体。然而由于已经无法凑齐3个反应轮维持望远镜的正常工作状态，项目组决定一边对此前已经收集的大量数据进行分析，一边由工程师团队尝试对故障反应轮进行修复，同时积极考虑如果维修失败，这台先进的 空间望远镜 是否还仍然可以承担一些其它类型的科学任务。
近况
2013年5月15日， 约翰尼斯·开普勒 空间望远镜由于反应轮故障，无法设定望远镜方向，因此被迫停止其搜寻 系外行星 任务。 故障发生后，科学家试图恢复望远镜的观测能力，但最后的努力没有成功，目前只有两个反作用轮可以工作，另外两个反作用轮在2012年和2013年出现了故障，由此开普勒望远镜失去了观测系外 行星 的精确度，这不仅让 美国航空航天局 损失了一艘观测能力极为先进的 系外行星 探测器，也使得我们发现 类地行星 的步伐慢了下来。2013年8月18日， 美国国家航空航天局 表示无法修复并启动K2任务，让望远镜在 地球 公转的 黄道 平面上即借助 太阳 光子 产生的作用力调整望远镜姿态，仍能继续执行观测任务。对于新赋予的K2任务，科学家认为探测器可以沿着 黄道面 运行，每年大约对四到五个目标 天体 进行深入观测，所谓的黄道面为 地球 公转的 轨道平面 ，处于该轨道上时 开普勒式望远镜 可以获得稳定的光压，也就是太阳光子对探测器产生的作用力，这有助于探测器维持较好的观测 稳定度 ，以弥补反作用轮故障所造成的指向精度下降，但每次任务周期被限定在75天，由此每年观测目标天体数量只能维持在4至5个。
据 美国宇航局 网站（ 美国航空航天局 )消息，北京时间2015年7月24日凌晨，天文学家确认发现首颗位于“ 宜居带 ”上体积最接近 地球 大小的 行星 （代号为“ 开普勒452b ”），这是人类在寻找另一颗 地球 的道路上的重要里程碑。 “开普勒-452b”的发现使已确认 太阳系外行星 的数量增加到1030颗。
“宜居带”（habitable zone）是指行星距离 恒星 远近合适的区域，在这一区域内，恒星传递给行星的热量适中，既不会太热也不太冷，能够维持 海洋行星 的存在。
2016年4月6日， 开普勒 的 微透镜 观测将暂时无法启动，除非工程师们能够让探测器重新开始工作。望远镜如今距离 地球 约1.2亿公里，这意味着每一次往返通讯需要13分钟。
2017年12月14日13 时， 美国航空航天局 举办了一场电话会议，揭开了喧嚣多日的开普勒天文望远镜的“重大发现”，确定了距离地球2545光年远的 开普勒-90星系 中的两颗新发现的 行星 —— 开普勒- 80g 和 开普勒-90i ，这是人类发现的首个和我们 太阳系 一样的具有8颗行星的星系。
2018年7月，由于燃料即将耗尽，开普勒已开启休眠模式，剩余不多的燃料首先要保证数据的回传。 休眠时间将持续到8月初，届时，工程师会将它唤醒，指挥其将机载天线指向 地球 方向，开始回传数据。如果一切顺利，完成数据回传后， 开普勒 将利用剩余燃料开展最后的观测任务。
2018年10月30日， 美国航空航天局 宣布，开普勒太空望远镜“退休”了，它在太空工作了9年多，发现了2662颗 太阳系外行星 ，其中许多行星有可能孕育生命。