系外惑星の数は増加し続けている。現在、4,346の恒星系で5,819個の系外惑星が確認されており、さらに数千個が確認待ちの状態である。これらの惑星の大多数は、ケプラー、Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS)、長年活躍しているハッブル宇宙望遠鏡、Convection, Rotation and planetary Transits (CoRoT)ミッションなどにより、過去20年間で検出された。ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡のミッションが継続し、ナンシー・グレイス・ローマン宇宙望遠鏡(RST)が加わることで、さらに数千個の発見が期待されている。
その間、天文学者たちはまもなく、潜在的に居住可能な系外惑星を探査するための新たな高度な観測所を手に入れることになる。それはパンドラと呼ばれる小型衛星で、2021年にNASAのパイオニアミッションコンセプトの一つとして選ばれた。この観測所は、他のミッションによって検出された惑星を、長期間の多波長観測によってそれらの惑星の大気と母星の活動を研究するように設計されている。このミッションは、構造、電力、その他のシステムを提供する衛星バスの完成により、打ち上げに一歩近づいた。
NASAのAstrophysics Pioneersによって資金提供されているパンドラは、カリフォルニア州のローレンスリバモア国立研究所とNASAのゴダード宇宙飛行センターの共同プロジェクトである。このミッションは、トランジット測光法（別名：トランジット法）に依存する他の観測所によって検出された惑星を研究する。この方法では、天文学者は恒星の周期的な明るさの低下を監視し、周回する惑星の存在を示す。パンドラはその後、これらの惑星の今後のトランジットを監視し、その大気からスペクトルを取得する – これはトランジット分光法として知られている。
この方法を使用することで、科学者は系外惑星の大気の化学組成を決定し、生物学的活動の兆候（別名：「バイオシグネチャー」）を探すことができる。1年間の主要ミッション期間中、この小型衛星は20個の恒星とその39個の系外惑星を可視光と赤外線で研究する。ミッションチームは、パンドラが少なくとも20個の系外惑星を24時間にわたって10回観測し、その間にトランジットが発生し、衛星が系外惑星の大気からスペクトルを取得すると予想している。
特にパンドラは、もや、雲、水の存在を確認することを目指している。得られたデータは、ウェッブや将来のミッションが居住可能な世界を探査する際の測定値を解釈するための確実な基盤を確立する。ミッションの共同研究者であるDaniel Apaiは、U of A Steward ObservatoryとLunar and Planetary Laboratoryの天文学・惑星科学の教授で、ミッションの系外惑星科学ワーキンググループを率いている。U of A Newsのリリースで彼は次のように述べている：
「ウェッブよりも小型で感度は低いものの、パンドラは系外惑星の母星をより長時間観測することができ、より深い研究を可能にします。恒星についての理解が深まることで、パンドラとその『お兄さん』であるジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は、恒星とその惑星からの信号を区別することができるようになります」。
この望遠鏡のコンセプトは、トランジット分光法の特定の問題に対処するために生まれた。トランジット中、望遠鏡は惑星の大気を通過する光だけでなく、恒星自体からの光も捉える。さらに、恒星の表面は均一ではなく、より高温で明るい領域（白斑）とより低温で暗い領域（恒星黒点）があり、恒星の回転に伴ってそのサイズと位置が変化する。これにより「混合信号」が生じ、惑星の大気を通過する光と恒星からの光を区別することが困難になる – これは水によって生じる信号を模倣する可能性がある。
パンドラは、可視光と赤外線で同時に母星の明るさを監視することで、これらの信号を区別する。これらの観測により、恒星の光の変動に制約を設けることができ、それを使用して恒星のスペクトルを系外惑星のスペクトルから分離することができる。衛星バスの完成により、パンドラはミッションに不可欠な構造、電力、その他のシステムを提供する衛星バスの完成によって、打ち上げに一歩近づいた。
バスの完成は、メリーランド州ナショナルハーバーで開催された第245回American Astronomical Society (AAS)会議での記者会見で1月16日に発表された。NASAのゴダード宇宙飛行センターのパンドラ主任研究員であるElisa Quintanaは次のように述べている：「これは私たちにとって大きなマイルストーンであり、秋の打ち上げに向けて順調に進んでいます。バスは私たちの機器を搭載し、航行、データ取得、地球との通信を処理します – これは衛星の頭脳なのです。」
第245回AASでミッションについて議論したNASAポスドクプログラムフェローのBen Hordは次のように述べている：
「私たちは、水が私たちの知る生命にとって不可欠であるため、居住可能性の重要な側面として水の存在を考えています。系外惑星の大気における水の存在を確認する際の問題は、母星からの光の変動が水の信号を隠したり模倣したりする可能性があることです。これらの光源を分離することが、パンドラが輝く場面となります。」
「パンドラの近赤外線検出器は、実際には現在系外惑星の大気に最も敏感な観測所であるWebb望遠鏡用に開発された予備品です。その代わりに、私たちの観測は、恒星の信号を惑星の大気からの信号と分離するウェッブの能力を向上させ、ウェッブがより正確な大気測定を行えるようにします。」
ウェッブやその他の主力ミッションとは異なり、観測時間の需要が比較的低いため、パンドラは長期間にわたって継続的な観測を実施することができる。そのため、パンドラ衛星は主力ミッションによる系外惑星の発見と系外惑星の特性評価との間の重要なギャップを埋めることになる。このミッションはアリゾナ大学にとっても恩恵となる。なぜなら、パンドラの科学ワーキンググループはそこから指揮されており、パンドラは初めてU of A Space Instituteに運用センターを置くミッションとなるからである。
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