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日本首颗金星探测器成功入轨5年深空流浪复活

发布时间:2020-02-03 05:11:19 阅读: 来源:保温钉厂家

在经过长达5年时间的延迟和磨难之后,日本“晓”(Akatsuki)号金星探测器终于成功进入了金星轨道。日本标准时间12月7日上午8:51(北京时间7:51),“晓”号金星探测器的4台小型发动机开始点火,连续启动大约20分钟。这一动作提供的微弱推进力成功地降低了探测器的飞行速度,并使其被金星引力场捕获。

截止目前,日本方面仍未公布“晓”号飞船所进入轨道的具体轨道参数。但项目科学家相当确信,这艘命运多舛的飞船应该至少已经部分达成了其最初设定的目标。在2010年首次尝试进入金星轨道的努力由于发动机系统的故障而失败之后,“晓”飞船围绕太阳飞行并终于在近日再次尝试并成功进入金星轨道。项目科学家们表示:“每个人都感到非常高兴。”

日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)计划在日本标准时间12月9日傍晚18:00(北京时间17:00)发布精确的入轨轨道参数。可以预期,即便是在最理想的情况下,“晓”号飞船所进入的也应是一个偏心率远高于原先计划的大椭圆轨道。在最远的位置上,“晓”号距离金星地表的高度可能达到50万公里,每围绕金星运行一周大约需要14~15天。最终,地面控制人员计划再次点燃其发动机,进一步降低的轨道高度,使其轨道距离金星最远的位置不超过33万公里,如果这样做,那么飞船围绕金星运行一周的时间将会缩短到8天左右。

坐落在日本相模原市的日本宇宙科学研究所(ISAS),“晓”号探测器项目经理中村正人表示:“这可真是漫长的等待!”

他所言不虚。“晓”号金星探测器于2010年5月发射升空,其设计目的是对金星不断变化的大气层进行探测。金星大气的转动速度高达每秒100米左右,远高于其下方的金星地表。整艘飞船携带了5台相机,覆盖波段从红外一直到紫外,可用于对金星大气的不同方面特征开展考察,包括在金星大气以及云层中频发的剧烈闪电。

在2010年12月7日之前,似乎一切都显得非常顺利,当时“晓”号飞船启动其主推力引擎开始尝试减速进入金星轨道。然而此时的地面控制人员所不知道的是,在飞船上的氦气罐和燃料箱之间的阀门上有盐类物质开始堆积,这些堆积的杂质逐渐堵塞推进系统的燃料喷头,最终造成主力推进系统停止工作。如此一来,“晓”号飞船便无法达成被金星引力捕获所必须的减速程度,它与金星擦肩而过,进入了围绕太阳公转的“流浪”轨道。

JAXA的工程师们数年来一直坚持不懈地开展研究,试图挽救这艘飞船。然而他们面临的局面非常严峻——主推力发动机已经无法再次工作,这就意味着氧化剂燃料也已经成为无用之物,于是任务控制中心果断决定在2011年10月指令飞船排空其中所携带的65公斤燃料以减轻飞船自身重量。这样一来,“晓”飞船变得更加轻盈,更容易进行轨道机动操作,这也就意味着可以用更小的推力完成入轨操作。

关键性的入轨机动将由飞船的8台小型姿控发动机中的4台来执行。这些小型发动机通常是用来对飞船姿态进行微调的,而不是用于进行运行轨道的调整。由于这些小型发动机所能提供的推力要小得多,因此它们不得不连续工作更长时间才能达成让飞船变轨的目的。

意义重大

尽管此次对“晓”号飞船的救援行动堪称成功,但这一预料之外的延迟和波折仍然会造成一些问题。由于飞船在“流浪”期间在距离太阳更近的轨道上运行了比设计时更长的时间,“晓”号飞船上的温度比预期的更高,这样的情况可能会造成其搭载的部分部件的损坏,而这将有可能制约飞船在金星所能开展的探测行动。

在长达5年的深空流浪期间,“晓”号还开展了少量的科学探测工作,其中包括通过太阳日冕向地球传送无线电信号以观察太阳外层大气将如何对无线电波产生影响。“晓”号探测器项目组成员北野武今表示:“对于我们来说,过去的这5年很难熬。”

在可预见的将来,“晓”号是科学家们近距离开展金星探测的唯一希望。去年,欧洲空间局(ESA)的金星快车探测器在围绕金星工作8年之后已经结束使命。欧洲金星快车探测器项目科学家哈肯·斯韦海姆(H??kan Svedhem)表示:“来自日本‘晓’号探测器的最新探测数据将扩展并补充金星快车获得的数据,将这两个项目的数据相结合,将会得到一加一大于二的效果。”美国宇航局方面,该机构计划在5个备选项目中挑选出两个作为其接下来的“发现”(Discovery)计划旗下探测项目,其发射时间将不会早于2020年。

JAXA似乎有这类惊心动魄二次营救探测器的“传统”。该机构的“隼鸟”探测器在前往“系川”小行星进行探测过程中历经艰险和意外故障,但最终仍然成功完成了世界首次小行星表面的自动取样返回任务。但JAXA的运气也并不是每回都这么好,比如在2003年,尽管进行了全力救援,但日本仍然未能挽回该国第一颗飞往火星的探测器“希望”号失败的命运——这艘不幸的飞船先是出现燃料阀故障,随后在一次致命的太阳耀斑爆发中电子设备被破坏。

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