曉號金星探測器

曉號金星探測器

“曉”號金星探測器由日本宇宙航空研究開發機構和日本三菱重工業公司聯合研製,是日本的首個金星探測器。“曉”號金星探測器所搭載的科學儀器包括一台紫外成像儀,一台長波紅外攝像機,兩台相機和無線電收發機。“曉”號計畫藉助能夠夠捕捉不同波長的儀器在軌道上對整個星體進行觀測。“曉”號金星探測器的總耗費大約2.1億美元,其中探測器本身耗資1.1億,H-2A火箭發射費用約1億。

探測器構造

金星探測器運行示意圖金星探測器運行示意圖

“曉”號金星探測器總重約640千克,其中包括320千克推進劑和34千克的科學儀器。“曉”號主體體積為3.2立方米,裝備有兩個1.4平方米太陽能電池陣列板,在金星軌道上可提供1200W動力。 “曉”號金星探測器所搭載的科學儀器包括一台紫外成像儀,一台長波紅外攝像機,兩台相機和無線電收發機。“曉”號計畫藉助能夠夠捕捉不同波長的儀器在軌道上對整個星體進行觀測。“曉”號金星探測器的總耗費大約2.1億美元,其中探測器本身耗資1.1億,H-2A火箭發射費用約1億。“曉”是研發小組起的名字。由於金星是晨星,“曉”意味著日出前最炫麗的時間段。


發射過程

曉號金星探測器曉號金星探測器
載有“曉”號的H2A火箭發射升空日本時間2010年5月21日6點58分(台北時間5點58分),日本H2A火箭搭載日本“曉”號金星探測器在日本鹿兒島縣種子島宇宙中心發射升空。“曉”號金星探測器升空27分鐘後,在離地420公里的高空和運載火箭成功分離,進入朝金星方向飛行的軌道。 同時,與“曉”共同搭載的世界首個太陽帆飛行器“伊卡洛斯”號,以及4顆小衛星也全部被送入到了預定的軌道。因為兩者疊加後的形狀酷似漂浮的風箏,被日本國民親切地稱為“星際風箏”。[4]此外,日本宇宙航空研究開發機構徵集的約26萬人的留言,也縮小印刷在鋁板上,隨“曉”號金星探測器在一起前往金星。 這是日本首次成功發射金星探測器,“曉”號金星探測器在將一邊繞太陽運行,一邊靠近金星軌道。經過5.2億公里的航行後,於2010年12月7日到達距離金星表面300至80000公里的長橢圓形軌道。它將在軌道上對金星進行為期四年的觀測,探詢金星大氣的謎團,以期弄清這顆地球的姊妹星如何成為一個灼熱的星球。

科學意義

曉號金星探測器曉號金星探測器

考察金星的環境,對研究地球的未來很有參考價值。因為地球和金星無論大小還是與太陽的距離都比較相近,故而被稱為“姐妹行星”。然而兩者的地表氣象卻大相逕庭,金星表面覆蓋著濃密的硫酸雲層,每秒風速達到100米;金星具有獨特的氣象,大氣中幾乎全部是二氧化碳,地表溫度約460度,上空的硫酸雲隨著時速400公里的風飄動。而“曉”號金星探測器在將從金星軌道上觀測這些現象。 如果順利,“曉”號金星探測器在2010年底最終進入橢圓形軌道。在隨後4年裡,“曉”號金星探測器在將使用可捕捉多種波長的特殊相機等器材調查金星的大氣結構,揭開硫酸雲層的具體成分、暴風的成因等謎團。“曉”號金星探測器在搭載著5台高精密相機,可捕捉從紅外線至紫外線各種波長的光線,並進行最長約20小時的連續拍 攝。日本宇宙研發機構該計畫負責人曾表示,“獲得數據越多,在與地球比較後,將有助於了解地球大氣是如何構成的。” 而同船的“伊卡洛斯”號將依靠太陽能行進,這項技能若能成功,日後將運用到探測木星的計畫上。 日本距離上次發射行星探測器已經相隔12年,上一次的火星探測器“期望”號,因為故障原因未能沿著火星軌道運轉而中止。 1962年,美國最早向金星發射了探測器“水手2號”。1970年,前蘇聯發射的“金星7號”,成為世界上首個著陸金星表面的探測器。日本是第三個依靠本國技術獨自成功發射金星探測器的國家。

入軌失敗

日本宇宙航空研究開發機構2010年12月10日宣布,日本考察金星的首個太空飛行器——“曉”號探測器日前未能進入繞金星軌道,導致這一結果的原因可能是其發動機附近的燃料供應系統故障。
“曉”號探測器接近金星後,於2010年12月7日上午開始實施發動機反向噴射,以降低飛行速度,為入軌做好準備。但最終該探測器從金星旁邊“匆匆走過”。
日本專家分析“曉”號探測器傳回的數據後發現,其發動機反向噴射開始後,燃料箱的壓力逐漸下降,導致燃料不能充分進入發動機,噴射變弱。原本應該持續12分鐘的反向噴射,只堅持了2分32秒就自動停止。
另一方面,技術人員沒有在“曉”號探測器的通信、電源和數據處理等系統中發現異常,因此燃料供應系統故障導致的燃料供應不足和發動機異常可能是“曉”號未能入軌的主要原因。
探測器項目組專家目前共推測出3個具體故障原因:燃料供應系統的管線因某種原因堵塞;燃料泄漏;輸送燃料的不鏽鋼管線較細,在發動機噴射的衝擊和振動下,管線發生彎曲。技術人員將在地面用相同發動機進行噴射實驗,進一步探尋故障原因。
根據備用計畫,“曉”號探測器將在6年後第二次接近金星時再度嘗試進入繞金星軌道,因此能否查明其燃料系統和發動機的問題所在並排除故障,將決定其第二次入軌的成敗。
日本宇宙航空研究開發機構當天還指出,與“曉”號探測器一同升空的日本太陽帆飛船“伊卡洛斯”號於2010年12月8日下午通過距離金星約8.08萬公里的預定位置,該飛船目前狀態正常。
2011年9月9日,日本宇宙航空研究開發機構說,由於日前“曉”號金星探測器主發動機的噴射試驗並未獲得預想的推力,“曉”號很可能無法進入環繞金星的預定軌道。

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