Space-based nulling interferometry is one of the most promising solutions to spectrally characterize the atmosphere of rocky exoplanets in the mid-infrared (3 to 20 μm). It provides both high angular resolution and starlight mitigation. This observing capability depends on several technologies. A CubeSat (up to 20 kg) or a medium satellite (up to a few hundreds of kg), using a Bracewell architecture on a single spacecraft could be an adequate technological precursor to a larger, flagship mission. Beyond technical challenges, the scientific return of such a small-scale mission needs to be assessed. We explore the exoplanet science cases for various missions (several satellite configurations and sizes). Based on physical parameters (diameter and wavelength) and thanks to a state-of-the-art planet population synthesis tool, the performance and the possible exoplanet detection yield of these configurations are presented. Without considering platform stability constraints, a CubeSat (baseline of b ≃ 1 m and pupils diameter of D ≃ 0.1 m) could detect ≃7 Jovian exoplanets, a small satellite (b ≃ 5 m / D ≃ 0.25 m) ≃120 exoplanets, whereas a medium satellite (b ≃ 12.5 m / D ≃ 0.5 m) could detect ∼250 exoplanets including 51 rocky planets within 20 pc. To complete our study, an analysis of the platform stability constraints (tip/tilt and optical path difference) is performed. Exoplanet studies impose very stringent requirements on both tip/tilt and OPD control.

中文翻译：

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小型到中型卫星的天基Bracewell干涉仪的系外行星探测效率

天基归零干涉测量法是在中红外（3至20μm）范围内对岩石系外行星大气进行光谱表征的最有前途的解决方案之一。它既提供了高角度分辨率又减轻了星光。这种观察能力取决于几种技术。在单个航天器上使用Bracewell架构的CubeSat（重达20公斤）或中型卫星（重达数百公斤）可能是大型旗舰任务的适当技术先驱。除了技术挑战之外，还需要评估这种小型任务的科学回报。我们探索各种任务（几种卫星配置和大小）的系外行星科学案例。根据物理参数（直径和波长）并借助最先进的行星总数综合工具，介绍了这些配置的性能和可能的系外行星检测良率。在不考虑平台稳定性约束的情况下，CubeSat（b≃1 m的基线，D≃0.1 m的瞳孔直径）可以检测到≃7Jovian系外行星，小型卫星（b≃5 m / D≃0.25 m））120系外行星，而一颗中型卫星（b≃12.5 m / D≃0.5 m）可以探测到250个系外行星，包括20个pc内的51个岩石行星。为了完成我们的研究，对平台稳定性约束（尖端/倾斜和光程差）进行了分析。系外行星研究对倾斜/倾斜和OPD控制都提出了非常严格的要求。1 m）可以探测到约7个Jovian系外行星，一个小型卫星（b≃5 m / D≃0.25 m）≃120系外行星，而中型卫星（b 12.5 12.5 m / D≃0.5 m）可以探测到约250个系外行星，包括51个20 pc内的岩石行星。为了完成我们的研究，对平台稳定性约束（尖端/倾斜和光程差）进行了分析。系外行星研究对倾斜/倾斜和OPD控制都提出了非常严格的要求。1 m）可以探测到约7个Jovian系外行星，一个小型卫星（b≃5 m / D≃0.25 m）≃120系外行星，而中型卫星（b 12.5 12.5 m / D≃0.5 m）可以探测到约250个系外行星，包括51个20 pc内的岩石行星。为了完成我们的研究，对平台稳定性约束（尖端/倾斜和光程差）进行了分析。系外行星研究对倾斜/倾斜和OPD控制都提出了非常严格的要求。