日本首顆金星探測器成功入軌：5年深空流浪復(fù)活

                 歷經(jīng)5年磨難，日本“曉”號探測器昨日成功進(jìn)入金星軌道

北京時間12月9日消息，在經(jīng)過長達(dá)5年時間的延遲和磨難之后，日本“曉”(Akatsuki)號金星探測器終于成功進(jìn)入了金星軌道。日本標(biāo)準(zhǔn)時間12月7日上午8:51(北京時間7:51)，“曉”號金星探測器的4臺小型發(fā)動機(jī)開始點火，連續(xù)啟動大約20分鐘。這一動作提供的微弱推進(jìn)力成功地降低了探測器的飛行速度，并使其被金星引力場捕獲。

截止目前，日本方面仍未公布“曉”號飛船所進(jìn)入軌道的具體軌道參數(shù)。但項目科學(xué)家相當(dāng)確信，這艘命運多舛的飛船應(yīng)該至少已經(jīng)部分達(dá)成了其最初設(shè)定的目標(biāo)。在2010年首次嘗試進(jìn)入金星軌道的努力由于發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的故障而失敗之后，“曉”飛船圍繞太陽飛行并終于在近日再次嘗試并成功進(jìn)入金星軌道。項目科學(xué)家們表示：“每個人都感到非常高興。”

日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)(JAXA)計劃在日本標(biāo)準(zhǔn)時間12月9日傍晚18:00(北京時間17:00)發(fā)布精確的入軌軌道參數(shù)?？梢灶A(yù)期，即便是在最理想的情況下，“曉”號飛船所進(jìn)入的也應(yīng)是一個偏心率遠(yuǎn)高于原先計劃的大橢圓軌道。在最遠(yuǎn)的位置上，“曉”號距離金星地表的高度可能達(dá)到50萬公里，每圍繞金星運行一周大約需要14~15天。最終，地面控制人員計劃再次點燃其發(fā)動機(jī)，進(jìn)一步降低的軌道高度，使其軌道距離金星最遠(yuǎn)的位置不超過33萬公里，如果這樣做，那么飛船圍繞金星運行一周的時間將會縮短到8天左右。

坐落在日本相模原市的日本宇宙科學(xué)研究所(ISAS)，“曉”號探測器項目經(jīng)理中村正人表示：“這可真是漫長的等待！”

他所言不虛。“曉”號金星探測器于2010年5月發(fā)射升空，其設(shè)計目的是對金星不斷變化的大氣層進(jìn)行探測。金星大氣的轉(zhuǎn)動速度高達(dá)每秒100米左右，遠(yuǎn)高于其下方的金星地表。整艘飛船攜帶了5臺相機(jī)，覆蓋波段從紅外一直到紫外，可用于對金星大氣的不同方面特征開展考察，包括在金星大氣以及云層中頻發(fā)的劇烈閃電。

在2010年12月7日之前，似乎一切都顯得非常順利，當(dāng)時“曉”號飛船啟動其主推力引擎開始嘗試減速進(jìn)入金星軌道。然而此時的地面控制人員所不知道的是，在飛船上的氦氣罐和燃料箱之間的閥門上有鹽類物質(zhì)開始堆積，這些堆積的雜質(zhì)逐漸堵塞推進(jìn)系統(tǒng)的燃料噴頭，最終造成主力推進(jìn)系統(tǒng)停止工作。如此一來，“曉”號飛船便無法達(dá)成被金星引力捕獲所必須的減速程度，它與金星擦肩而過，進(jìn)入了圍繞太陽公轉(zhuǎn)的“流浪”軌道。

JAXA的工程師們數(shù)年來一直堅持不懈地開展研究，試圖挽救這艘飛船。然而他們面臨的局面非常嚴(yán)峻——主推力發(fā)動機(jī)已經(jīng)無法再次工作，這就意味著氧化劑燃料也已經(jīng)成為無用之物，于是任務(wù)控制中心果斷決定在2011年10月指令飛船排空其中所攜帶的65公斤燃料以減輕飛船自身重量。這樣一來，“曉”飛船變得更加輕盈，更容易進(jìn)行軌道機(jī)動操作，這也就意味著可以用更小的推力完成入軌操作。

關(guān)鍵性的入軌機(jī)動將由飛船的8臺小型姿控發(fā)動機(jī)中的4臺來執(zhí)行。這些小型發(fā)動機(jī)通常是用來對飛船姿態(tài)進(jìn)行微調(diào)的，而不是用于進(jìn)行運行軌道的調(diào)整。由于這些小型發(fā)動機(jī)所能提供的推力要小得多，因此它們不得不連續(xù)工作更長時間才能達(dá)成讓飛船變軌的目的。

意義重大

盡管此次對“曉”號飛船的救援行動堪稱成功，但這一預(yù)料之外的延遲和波折仍然會造成一些問題。由于飛船在“流浪”期間在距離太陽更近的軌道上運行了比設(shè)計時更長的時間，“曉”號飛船上的溫度比預(yù)期的更高，這樣的情況可能會造成其搭載的部分部件的損壞，而這將有可能制約飛船在金星所能開展的探測行動。

在長達(dá)5年的深空流浪期間，“曉”號還開展了少量的科學(xué)探測工作，其中包括通過太陽日冕向地球傳送無線電信號以觀察太陽外層大氣將如何對無線電波產(chǎn)生影響。“曉”號探測器項目組成員北野武今表示：“對于我們來說，過去的這5年很難熬。”

在可預(yù)見的將來，“曉”號是科學(xué)家們近距離開展金星探測的唯一希望。去年，歐洲空間局(ESA)的金星快車探測器在圍繞金星工作8年之后已經(jīng)結(jié)束使命。歐洲金星快車探測器項目科學(xué)家哈肯·斯韋海姆(H??kan Svedhem)表示：“來自日本‘曉’號探測器的最新探測數(shù)據(jù)將擴(kuò)展并補(bǔ)充金星快車獲得的數(shù)據(jù)，將這兩個項目的數(shù)據(jù)相結(jié)合，將會得到一加一大于二的效果。”美國宇航局方面，該機(jī)構(gòu)計劃在5個備選項目中挑選出兩個作為其接下來的“發(fā)現(xiàn)”(Discovery)計劃旗下探測項目，其發(fā)射時間將不會早于2020年。

JAXA似乎有這類驚心動魄二次營救探測器的“傳統(tǒng)”。該機(jī)構(gòu)的“隼鳥”探測器在前往“系川”小行星進(jìn)行探測過程中歷經(jīng)艱險和意外故障，但最終仍然成功完成了世界首次小行星表面的自動取樣返回任務(wù)。但JAXA的運氣也并不是每回都這么好，比如在2003年，盡管進(jìn)行了全力救援，但日本仍然未能挽回該國第一顆飛往火星的探測器“希望”號失敗的命運——這艘不幸的飛船先是出現(xiàn)燃料閥故障，隨后在一次致命的太陽耀斑爆發(fā)中電子設(shè)備被破壞。

事實上，此次“曉”號探測器的成功救援在歷史上也只是第二次的成功案例。在2000年，美國宇航局的“NEAR”探測器成功進(jìn)入小行星Eros的軌道，而此前在1998年進(jìn)行的首次入軌嘗試以失敗告終。