当黎明号遇上谷神星——谷神星是否存在地下海洋?
2015年3月6日,美国黎明号小行星探测器飞往谷神星进行探索。探测器于2007年9月27日发射。2011年7月首次进入灶神星轨道,进行了14个月的探索,收集了关于灶神星的宝贵数据和图像;然后,他们飞往谷神星进行探索。谷神星是一颗怎样的星球?这个事件对人类的意义是什么?
谷神星的奥秘
火星和木星之间有一个小行星密集区,被称为太阳系的小行星带。天文学家估计,这里大约有50万颗不同种类的小行星。灶神星、谷神星、智神星和婚神星被称为小行星带的“四大金刚”.灶神星和谷神星都大约形成于45亿年前,即太阳系早期,由于木星的强大引力作用而演化迟缓.研究人员希望利用黎明号仔细研究灶神星和谷神星,比较它们的演化过程,揭开小行星演化和天体形成条件的奥秘。
谷神星是这个小行星带中最大的天体,也是小行星带中第一个被发现的天体.它的平均直径约为950公里,总密度很低(2.09克/立方厘米),这就是被认为含有大量水,相对温暖潮湿,与可能存在生命体的木卫二和土卫二能够相提并论.科学家认为谷神星很可能是一颗与众不同的行星,其核心是地幔层包含大量冰水物质.
谷神星和灶神星很不一样。灶神星是类似地球的岩石天体,谷神星是典型的冰雪天体。这两个截然不同的天体之所以能在同一个小行星带,是黎明需要揭示的奥秘之一。科学家认为,在小行星带中寻找这两个标志性天体的信息将有助于揭开太阳系早期历史的神秘面纱。
黎明时分照相机拍摄的灶神星的赤道南部地区
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性能卓越的黎明号
小行星带被认为与太阳系的早期历史密切相关,因此科学家们将这个项目命名为“黎明明”,即黎明明,用于探索太阳系。
黎明号装备了一个3台氙离子推进器,可以将太阳能转化为电能,然后通过电能电离惰性气体氙的原子,产生每小时143200公里的离子流,这是探测器不断增长的驱动力。
黎明号装载惰性气体——氙的钛合金容器
大多数星际探测器使用化学燃料发动机,20分钟消耗300 kg燃料,可获得1000 m/s的变速,而黎明号上的离子推进器每天消耗0.25 kg氙,可实现10 m/s的速度增量,前4天速度逐渐提高到96 km/h,一年后提高到惊人的8850 km/h,而当时消耗的燃料只有57升,燃料利用效率是10倍
除了采用新动力,曙光还搭载了很多先进设备。配有光谱绘图仪、框架数码相机、射线和中子谱仪等科学观测仪器。这些仪器用于测量小行星的质量、形状、体积和旋转状态,以及详细的元素和矿物成分,并确定它们的结构和热变化、磁力和核尺寸,这将带来小行星上峡谷、山脉、陨石坑、熔岩痕迹、极地冰盖、湖泊和河流的前所未有的视图,并可能发现许多奇怪的现象。
曙光号上的氙离子推进器已经过测试
来之不易的旅程
《黎明》原定于2006年5月27日开播,但因“成本超支、技术问题”而取消。2006年3月27日,NASA官员宣布将重启一度被决定放弃的黎明小行星探索项目。
2011年7月15日,黎明小行星探测器飞越2.7109 km后进入灶神星小行星轨道,成为首个探测火星与木星之间小行星带内小行星的空间探测器,并于同年8月11日正式开始探测这颗巨大的岩石小行星的任务。黎明探索了几个不同的轨道,高度从2700公里到120公里不等,绘制了灶神星的表面,研究了它的组成,并探索了它的地质历史。
2012年9月,美国宣布黎明号发现的证据表明,一些较小的富含水的小行星已经融化到灶神星的表面。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.这一发现显示了太阳系中另一个有水循环的天体。
哈勃太空望远镜观测到的谷神星
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为了激发公众对太空探索的热情,NASA在黎明号发射前开展了一项活动:通过其网站进行注册,然后将申请人的名字写入安装在黎明号探测器上的微芯片中,随探测器飞往小行星带。最后,一个名为36万太空爱好者的计算机芯片被附着在黎明号上,飞往一颗小行星。
2012年9月5日黎明号离开灶神星轨道,前往谷神星。黎明号进入谷神星轨道,标志着人类首次用一个探测器成功绕两个天体飞行。对黎明的探索逐渐揭开了天体的奥秘。有人甚至预言谷神星冰冻的表面下可能会有一片生机勃勃的海洋!
然而,最近发表在《自然》系列中的三份期刊用七篇论文展示了数据分析结果,描述了迄今为止奥克瑞斯陨石坑最完整的图景,并证实了之前关于谷神星表面下有液态水的怀疑。然而,那个水域的范围仍然未知。
红色区域表示最近暴露的盐水,是从谷神星地壳下的深层水库中推上来的。
黎明的副总研究员卡罗尔雷蒙德和他的同事们在重建了赭石陨石坑的撞击结果后说,撞击产生的能量在谷神星表面附近形成了液态水的“熔化室”,导致地壳破裂。
这些裂缝将“熔化室”与地下35公里处的液体蓄水池连接起来。几百万年来,随着融化室的逐渐冻结,盐水通过裂隙网络上升。水到达地面后,在接近真空的环境中迅速蒸发,留下碳酸钠和其他盐类。
朱莉卡斯蒂略-罗格兹(Julie Castillo-Rogez)认为,以前人们怀疑谷神星上有液体,但现在这一猜想得到了更多证据的支持。其他科学家说,根据目前的数据,认为这颗矮行星是一个海洋世界有点夸张。
然而,根据谷神星存在盐水层的可能性,使其成为“一个有绝对吸引力、值得进行未来探索的地点”.亚利桑那州立大学的行星科学家约瑟夫奥洛克的说法
无论美国宇航局是否向谷神星发射另一艘宇宙飞船,行星科学家都同意“黎明号”任务具有开创性的意义.作为第一艘环球航行并探索地球以外两个天体的宇宙飞船(它在继续探索谷神星之前参观了灶神星),”史密森学会的地质学家吉姆津贝尔曼说。黎明号”在工程方面的成就是具有革命性的.
本文综合自《知识就是力量》杂志
全球科学(id:邱欢薛蝌)
这些都表明了你可以怎样去未到知的地方,并获得令人惊喜的观察结果,这正是行星科学研究的真正意义
“宇宙星辰的探索密码正在慢慢向你展开!”
长征二号丁运载火箭成功实施一箭12星发射侧记
2018年是中国航天的“超级年”,也是长征二号运载火箭的“大年”。
今年上半年不仅密集进行了五次发射,而且这枚金牌火箭在全年倒计时中迎来了任务的“小高峰”。继上月下旬在酒泉卫星发射中心成功发射后,12月7日,嫦娥号火箭仅在17天后又在原地成功完成任务。
这是今年常火箭的第七次发射。可以预测,2018年,它将创下年度总发射量的历史纪录。近几年来,火箭队创下了一次又一次的新纪录,——次。2015年是4轮,2016年是6轮。
除了回收利用,增加同状态发射型号的数量已经成为降低火箭成本的另一种方式,也是商用航天时代Changerding火箭发展的必由之路。但在常耳钉火箭队的总指挥看来,火箭打得越多,就越应该居安思危。
这也是国内现役单站用液体火箭发射卫星间隔最短的任务,从产品进场到发射只需要17天。
“两次发射间隔较短的任务是在不同的发射塔进行的,工作可以并行进行。“昌耳钉”火箭的近两次发射都是在同一个发射塔进行的,只有一次发射塔的修复花了5天时间火箭总设计师洪刚解释说。
在快节奏、短间隔的背后,是昌火箭测试队超强的自控力。一方面,科研人员通过提前规划,将生产、保险、计划、技术流程合理整合成“三位一体”的流程,使每个项目环环相扣;另一方面,对发射场形成“一体化”,包括强制检查点、极性检查、数据确认、声像记录等。供各岗位人员学习并据此确认各项任务,从而实现“当天将完成”并使发射场工作更加高效和规范。本说明书自今年6月常火箭发射任务开始使用。
谭学军透露,昌耳钉火箭将于明年在西昌、太原和酒泉卫星发射中心发射,开发团队将继续完善技术和优化工艺。
常火箭发射的两颗主星是沙特自主研制的整星,对使用国未来的发展战略和的建设具有重要而特殊的意义。为此,火箭开发商航天科工集团第八研究院为沙特-5A/5B卫星提供“保姆服务”,联合任务发射服务商中国长城工业集团有限公司成立外事协调小组,为用户解决问题。
洪刚介绍,考虑到卫星开发商经验不足,在工作开始前,常火箭开发团队将联合作战流程细化到每一步,时间节点精确到分钟,提醒到位。测试团队不仅通过专业服务解决了星箭匹配问题,还在星箭联合运营中提供了大量贴心服务,赢得了国外各方的高度赞赏和充分肯定,特别向同行推荐了常火箭产品。
除了两颗沙特主星,嫦娥耳钉火箭还搭载了一颗100公斤的小卫星和九颗立方体星,最大限度地发挥了其运载潜力。无论是12星的箭,还是发射过程需要13次分离(12颗卫星分离加一个过渡舱),对于嫦娥丁火箭来说都是前所未见的。
虽然在此之前,本月初中国有20颗刘畅火箭一箭星,世界上有104颗印度一箭星,美国有64颗SpaceX公司一箭星,但相比之下,由于混合星组合而结构复杂的嫦娥丁火箭仍然很特殊。
研究人员巧妙地实现了火箭上12颗恒星的安装布局,——2颗沙特大主星串联配置,一颗小卫星安装在支撑舱侧壁,另外九颗微纳卫星通过分配器安装在过渡段内壁。
为了确保13个物体分离的安全性,研究小组为火箭设计了精确的分离方案,并在前期进行了大量严谨全面的模拟,以确保卫星之间没有碰撞干扰。
一箭十二星将使卫星的地面测控“遥不可及”。鉴于出舰测控成本高,研究组首次在嫦娥一号火箭上采用中继终端作为测控系统的补充。这不仅拓宽了Changerding的应用前景,也使其保持了更长的生命力。
为了适应未来技术改进和发展的需要,常火箭还在本次任务中首次验证了控制系统光纤与激光惯性单元单机主、辅部件互换技术,从而实现后续单机产品的灵活配置和通用化目标。
发射当天,酒泉卫星发射中心受今年冬季第一次寒潮影响,发射窗口温度降至零下20摄氏度左右。在克服了低温考验后,26岁的常火箭更加成熟可靠,将满怀信心地迎接更多未知的挑战
周建平在庆祝2019年中国航天日的中国载人航天主题活动中介绍说,中国空间站的开发和建设正在稳步推进,主要系统的关键技术已经解决,初始样品、阳性(试验)样品正在按计划开发和测试。
据报道,中国空间站的基本配置包括天河核心舱、克天实验舱一和蒙恬实验舱二,各重20吨。其中,天河一号试验堆芯舱已经完成了初样阶段的综合试验、真空热试验等大型试验,即将转入正样阶段。第一个样品舱结构生产已经完成,最终装配工作正在进行。
长征五号乙运载火箭已完成初步样品阶段的研制工作,目前正在进行飞行产品生产和YF-77发动机可靠性增长试验。
航天员系统进行了长时间载人飞行综合模拟验证、出舱活动水下验证等大型地面试验。第三批预备航天员初选已经完成,舱外航天服正在生产飞行产品。
航天应用系统已基本完成空间站载荷项目的研发,航天医学、航天技术等应用领域正在按计划发展。
《天文学入门 : 带你一步步探索星空》
周建平说,根据任务规划,科技日报记者 付毅飞
其中,关键技术验证阶段安排了长征五号乙运载火箭首飞、天河一号试验堆芯舱、神舟飞船、天舟飞船等六项任务;
在建造阶段,安排了六个任务,包括问天舱、梦幻天空舱、神舟飞船和天舟飞船。
审核:王小龙