电视剧追日第四集(15亿美元追日神器开拔,启程探访1.5亿公里外的太阳系第一主人)
今天,欧洲建造的太阳轨道探测器经由美国老牌发射商顺利释出,开启为期七年的追日之旅。
发射速览
- 发射时间:美国东部时间2月9日23:03,北京时间2月10日12:03
- 发射地点:佛州卡纳维拉尔角空军基地41号发射位
- 运载火箭:阿特拉斯5号411型火箭 Atlas V 411
- 发射商:美国联合发射联盟ULA
- 发射任务:部署太阳轨道探测器(Solar Orbiter)
- 主要看点
①美国发射欧洲建造的太阳轨道探测器;
②继帕克太阳探测器之后,人类发射的又一个追日神器,未来将是首个拍摄太阳两极照片、视频的探测器;
③太阳轨道探测器被称为「迄今为止发射最干净的航天器」;
④耗资15亿美元,欧空局投入58%,NASA投入25%;
⑤设计在轨运作5年,最长探测可达10年之久;
⑥阿特拉斯V 411火箭:现役最独特的运载火箭(捆绑一个固体火箭助推器)第6次发射。
发射过程
这次任务发射窗口期为两个小时,有趣的是,每隔5分钟有一次瞬时发射机会。这是由于太阳轨道探测器被送至太阳轨道,而这个太阳轨道需要插入行星际转移轨道至金星轨道,所以不断变化中。
值得注意的是,就在同期美国东海岸另一次发射任务蓄势待发。搭载第13艘天鹅座货运飞船的安塔瑞斯火箭,原定早于这次任务5小时24分发射,不过因地面传感器读数异常而临时取消了。
美国东部时间2月9日午夜23:03,一枚阿特拉斯V 411火箭在佛州卡纳维拉尔角空军基地41号发射位发射升空。两分20秒后,单个固体火箭助推器与主火箭分离;升空4分09秒后,一二级火箭分离;短短18秒后,即升空4分27秒,整流罩分离操作;当火箭升空第53分钟,箭星分离,半人马上面级将太阳轨道探测器送入既定轨道。
此后,太阳轨道探测器开启为期两年的奔日征程,以及长达5~10年的近距离绕日探测任务。
独一无二的不对称捆绑神箭
担纲这次任务的是阿特拉斯5号411型火箭(Atlas V 411),是美国联合发射联盟ULA旗下一款中型火箭。
阿特拉斯5号411型火箭(Atlas V 411),代号来自于411配置:一个直径4米的整流罩(4)、一个固体火箭助推器(1)、一个单引擎半人马上面级(1)。
作为阿特拉斯5号火箭其中一款,最大特点:只捆绑一个固体燃料火箭助推器(所产生的不对称推力,由助推器本身的推力矢量控制器抵消,通过瞄准火箭质心推进,从而实现完美的直线飞行),这也是全球现役唯一一款单一不对称捆绑式火箭。
箭高58.3米,采用两级推进模式,LEO最大运力12吨,GTO最大运力5.9吨,截至目前总计发射6次,每次发射价1.15亿美元。
这次发射是阿特拉斯5号火箭总计第82次飞行,也是阿特拉斯5号411款火箭第6次飞行。
举世无双的追日神器
太阳轨道探测器又称太阳轨道器(Solar Orbiter),是欧洲空间局建造的第七个太阳探测器。此前曾部署过尤利西斯号(Ulysses)、太阳及日光层观测卫星(SOHO:Solar and Heliospheric Observatory)以及四组卫星集群任务。
与以往所有太阳探测器的最大不同:太阳轨道探测器未来将会成为首个拍摄太阳两极照片、视频的探测器。
主要任务:探测日球层是如何形成的?以及太阳是如何控制日球层活动的?
我们知道,日球层(heliosphere)又称日光层,也叫太阳圈。以太阳为中心向外延伸大约120个天文单位。2012年8月、2018年11月旅行者1号、旅行者2号先后飞出日球层,两个星际探测器分别耗时35年、41年才算逃离它的地盘,可见势力范围有多广!
在科学家看来,太阳圈就是围绕我们太阳系的巨大保护罩,而我们人类对其知之甚少。要想深度了解这个保护罩,就需要近距离探测,尤其需要探测太阳两极地区,这是以往所有太阳探测器的探测空白区。正因为如此,这次发射太阳轨道探测器才凸显重要。未来,有望成为首个拍摄太阳两极照片、视频的探测器。
为了实现这一举世无双的追日重任,太阳轨道探测器携带足够多的推进剂,飞行路径图——先后借助地球、金星的引力弹弓效应,花费两年时间飞抵近距离的日心轨道。近日点只有0.28个天文单位,远日点1.2个天文单位。然后,开始为期5年的科学探测任务,如果顺利的话,任务还可以至少延长到10年。
每次近日点近距离靠近太阳时,直接暴露在太阳下的仪器包括高能粒子探测器、磁力仪、无线电、等离子体波探测仪、太阳风等离子体分析仪。
根据ESA太阳轨道探测器项目负责人塞萨尔·加西亚(Cesar Garcia)透露,该团队内部对这个探测器昵称为Blackbird(黑鸟),以示向特殊的隔热层点赞。这种隔热层就像一个三明治,由多层钛金属箔制成,表面喷涂一种名为SolarBlack的特殊材料,这种材料是专为太阳轨道探测器设计的。这种涂层由磷酸钙(跟人骨相同的材料)制成,具有稳定的热性能、导电性,任务期间不会脱落。
此外,为了保证探测器自带的各种高精尖仪器免受微尘级别污染,从建造到发射再到在轨运行,太阳轨道探测器受到前所未有的洁净保护,按照项目负责人加西亚的说法:「这是迄今为止发射最干净的探测器」。
身价不菲:太阳轨道探测器项目总造价约15亿美元,欧空局ESA投入8.77亿美元(占58%),NASA投入3.86亿美元(占25%),剩余由一些参与科研的机构、大学分摊。
二十年磨一剑:1999年首次提出该项目,最初欧空局计划2008年至2013年发射,但由于技术攻关、发射安排等原因,最终推迟到至今。
未来十年间,欧美科学家们希望透过两大追日神器:太阳轨道探测器 帕克太阳探测器能够近距离一窥太阳系的真正主人,有望揭开太阳的层层神秘面纱……
此次发射刷新数据
美国联合发射联盟今年第一发
阿特拉斯5号火箭第82次发射
阿特拉斯5号411款火箭第6次发射
美国今年第4发
全球今年第11次航天发射
(截至目前,美国4发、中国3发、欧洲1发、俄罗斯1发、日本1发、伊朗1发失败)
本文参考:
Solar Orbiter launches on historic mission to study the sun's poles
ESA Solar Orbiter mission rides on ULA Atlas V to study the Sun
Our sun will never look the same again thanks to two solar probes and one giant telescope
Atlas 5 blasts off with Solar Orbiter