[科普中国]-黎明探测器

简介

黎明号探测器是美国国家航空航天局的无人太空探测船，目的是探索小行星带最大的两颗小行星：谷神星与灶神星。黎明号是第一个探测小行星带的人类探测器，也是世界上第一个先后环绕两个天体的无人探测器。科学家认为，探测灶神星和谷神星将有助于了解太阳系的起源，因此将这个项目取名为“黎明”。

整个“黎明”号计划耗资3.57亿美元，其中不包括德尔塔2型火箭的造价，由于通货膨涨的缘故，最终的成本总计为4亿4600万美元（2007年）。

发射历史计划黎明号计划于2001年正式立项。

2003年12月，美国国家航空航天局首次取消该计划，但是随后在2004年2月恢复。

2005年10月，黎明号计划再次中止，到了2006年1月又变成延后进行。

2006年3月2日，由于“经费超支以及技术问题”，美国国家航空航天局再次下令取消了这项探测计划。后经多方努力宇航局于3月27日又同意恢复。

发射黎明号探测器在2007年4月10日运抵位于佛罗里达州泰特斯维尔的Astrotech公司，准备发射升空。最初的发射时间定为2007年6月20日，因为运输问题延迟至6月30日。后又因为用来吊起固体火箭助推器的起重机发生故障，发射时间推延至7月7日。第二节火箭在6月15日已经成功安装。

发射时间为避开凤凰号的预计发射窗口，而继续推延。凤凰号在8月4日成功发射升空。黎明号的发射时间设置在2007年9月26日，后因天气不佳，再度延后到隔天。

2007年9月27日07:34 EDT，黎明号在卡纳维尔角空军基地17B号太空发射复合体，由三角洲二号7925H发射升空，速度为每秒11.46公里。在最初4天，时速逐渐提高到96公里，12天后达到300公里，1年后将升至惊人的8850公里，消耗的燃料只有15加仑，燃料利用效率是传统化学燃料发动机的10倍。

仪器设备科学仪器“黎明”号配置有摄像机、可见光及红外线光谱仪、伽马射线和中子探测仪等仪器。马克斯·普朗克太阳系研究所、德国航空太空中心、洛斯阿拉莫斯国家实验室及意大利太空总署分别提供各种所需的仪器。

动力系统黎明号上安装了3个离子推进器和装有2个巨大的太阳能电池板，双翼间距近20米，为它提供穿越太空的能量。黎明号使用的离子发动机与传统的航天器化学燃料发动机不同，新型发动机将太阳能转化为电能，再通过电能电离惰性气体氙气的原子，产生时速达14.32万公里的离子流作为推动力。

承担任务巡航按照计划，“黎明”号升空后，于2009年在火星附近脱离火箭独自前进。于2007年12月17日开始进入巡航阶段。

2008年10月31日完成首次喷射，让探测器前往火星，目的是在2009年2月依赖火星的重力助推前往小行星带。

黎明号在2009年2月17日以549公里近距离通过火星附近，顺利完成重力助推。探测器在同一天进入安全模式，导致部份资料流失。黎明号在两天之后解除安全模式，不过对于后续计划没有影响。这次事件的根本原因为软体程式错误所造成的。

灶神星探测2011年5月3日，黎明号在距离灶神星1.21百万公里时拍摄了第一张照片，当中灶神星只有约5像素宽。黎明号进入接近灶神星的探测阶段，并于6月12日开始减速，准备在34天后进入环灶神星轨道。

2011年6月1日，黎明号距离灶神星48.3万公里时，为了导航需要拍摄了20张连续照片，解析度已接近哈伯太空望远镜拍摄的灶神星照片。

2011年7月16日，美国航空航天局证实黎明号进入环灶神星轨道，成为首个环绕小行星带小行星的探测器。黎明号确切入轨时间不清楚，原因是当时天文学家只能估计灶神星质量与重力场，无法准确得知其数据。而黎明号已进入轨道，便能反过来计算灶神星的质量与重力场。黎明号在7月17日06:30 UTC重新检测搭载的设备仪器。

黎明号在2011年9月27日进入距离灶神星680公里的公转轨道，环绕一周的时间为12.3小时。后来在12月8日进入另一个公转轨道，距离灶神星只有210公里，环绕一周的时间为4.3小时。

美国国家航空航天局在2012年5月首度公开黎明号获得的灶神星初步数据，估计灶神星的金属核心直径为220公里。美国国家航空航天局科学家进一步将灶神星视为独一无二的一种小行星，认为它是与岩石行星同时形成的大型小行星残存。

2012年9月，NASA发布消息称，“黎明”号探测器发现的证据表明，一些更小的、富含水的小行星曾把它们自己熔入了灶神星的表面。这些水被锁定在水合矿物的内部，直到后来的天体碰撞产生了足够的热量，进而熔化了这些岩石，并将水分以气体的形式挥发掉，最终在小行星表面留下了坑坑洼洼的洞穴。“黎明”号科学团队成员之一、罗得岛州普罗维登斯市布朗大学的行星科学家Carle Pieters认为，这一发现展示了太阳系内部又一颗具有水循环的天体。1

谷神星探测2012年9月6日，美国航天局喷气推进实验室当天通过“深空网络”确认，“黎明”号已在美国东部时间5日凌晨2时26分离开灶神星轨道，向谷神星飞去。

美国太平洋时间2015年3月6日4时39分（北京时间6日20时39分），“黎明”号探测器在距离谷神星6.1万公里时被谷神星引力捕获。随后，美国航天局喷气推进实验室控制中心于5时36分（北京时间21时36分）接收到“黎明”号的信号。信号显示，该探测器运行良好，其离子推进器工作正常，“黎明”号已按计划进入谷神星轨道。2

探测历程谷神星经过7年的漫长旅途，美国东部时间8:36（北京时间21:36），位于地球的美国宇航局（NASA）喷气推进实验室任务中心收到了黎明号发出的信号，正式确认黎明号入轨谷神星成功，成为这颗矮行星的“人造卫星”，同时也成为第一个近距离造访矮行星的人造探测器。

据NASA 喷气推进实验室（JPL）任务中心发布的消息，黎明号于在北京时间周五20:39时，距离谷神星约6.1万公里处被其引力捕获，经过离子推进器的精确姿态调控，在太空中划过一道优美的弧线，成功改变轨道，落入了谷神星的轨道，抵达旅途的终点。在过去的7年半的航行中，它在宇宙空间中飞行总距离达到49亿公里。

“黎明号就像是完成了一趟接力传球，从太阳的势力范围转交到了谷神星的势力范围里。”喷气推进实验室的发言人给出了一个十分形象的介绍。

由于黎明号的天线设计，远在地球的工程师接到变轨成功的信号要比黎明号的实际位置稍有延后，“从黎明号发出信号，到 NASA 的'深空'通信网络收听到黎明号的呼叫之间，由此产生大约1小时左右的延迟。”喷气推进实验室的发言人介绍说。3

探测意义“黎明号的成就将创造新的历史，”喷气推进实验室黎明号项目主管罗伯特·梅斯在官方声明中阐述道，“我和我的团队已经迫不及待和黎明号一起深入探究谷神星的秘密。”

初入谷神星轨道的黎明号将在接下来的15天缓慢完成第一圈“公转”，并且进一步调整轨道，降低高度，为接下来的深度观测做好准备。

作为留存于太阳系的“活化石”，对谷神星的研究将帮助科学家揭开太阳系和地球，乃至我们人类自身的起源之谜。3