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SMART-1号首要任务:验证新型推进系统


http://www.sina.com.cn 2004年11月17日 12:53 环球时报
科技时代_SMART-1号首要任务:验证新型推进系统
SMART-1号探测月球模拟图
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  “智慧—1号”(SMART-1)———欧洲的第一个月球探测器,15日跨越地月引力平衡点,进入月球“大门”,随即进一步逼近月球,预计2005年1月进入绕月轨道飞行,开始探月。该探测器采用了多项新技术,因而其飞行情况很受关注。

  验证新型推进系统

  2003年9月,“智慧—1号”搭乘欧洲阿里亚娜5型火箭从法属圭亚那库鲁航天发射中心起飞,顺利进入地球同步转移轨道。

  欧洲空间局在空间事业上取得了多项举世瞩目的成就,但在探测月球方面却落在了俄罗斯、美国和日本的后面。欧空局决心研制新型航天器进行探月,闯出一条独具特色的路。与以前发射的探月航天器不同,“智慧—1号”的首要任务是验证新型推进系统,其次才是探测和研究月球。所谓验证新型推进系统,就是测试为“智慧—1号”提供飞行动力的太阳能等离子体发动机的技术性能和工作可靠性。

  用的是电

火箭

  太阳能

等离子体发动机属于太阳能电火箭发动机的一种,因此又将其称为电火箭。它是正在发展中的新技术,属于非常规推进系统。“智慧—1号”上采用的这种新型动力装置,利用高效砷化镓太阳能帆板把太阳光能转换成电能,并通过特设结构使部分电能产生电磁场;同时利用稀有惰性气体氙气作为工作介质。该新型动力装置在航天器上还是首次使用,它比通常使用的化学火箭的效率要高出10倍,且需工作介质较少,可使航天器携带更多的有效载荷。由于太阳能是用之不竭的再生
能源
,因此它能在太空无重力状态下连续工作几年时间。

  这种动力装置的缺点是产生的推力很小,加速很慢,只能给“智慧—1号”提供0.2毫米/平方秒的加速度。因此尽管其工作正常,仍然使“智慧—1号”经过将近14个月的太空飞行之后才于15日进入月球“大门”。明年1月“智慧—1号”将进入月球极地大椭圆轨道运行。

  俄美日虽然在探月活动上走在了前面,但是其探测器的动力装置都是采用化学火箭。我国计划于2007年发射的“嫦娥一号”探月卫星,本身携带的推进系统也是化学火箭。

  化学火箭是靠化学能工作的,即火箭发动机把推进剂的化学能转变为热能,经过喷管的气动热力加速,再转化为喷射燃气流的动能产生推力。其优点是可按需要及时提供推力和加速度,探测器飞行时间较短。缺点是推进剂耗量大,要带足够的量,效率不如太阳能电火箭高。如果追求速度和缩短时间,宜用化学火箭,如果想减小重量和长时间飞行,宜用太阳能电火箭。

  按照原定计划,“智慧—1号”绕月飞行时间为半年至1年。也就是说,从现在起,它还要在太空飞行8个月至14个月。在此期间,太阳能等离子体发动机将随时面临考验。如果此次飞行获得成功,今后其他深空探测器也将采用这种动力装置。

  小型化航天器杰作

  大量采用模块化、通用化设计和商用现货软硬件研制而成的“智慧—1号”探测器,是一个小型化航天器的杰作。它的起飞质量为370公斤,在太空展开后,其外形呈现为长1570厘米、宽115厘米、高104厘米的立方体,太阳能帆板翼展为14米,提供的电力为1.9千瓦。整个造价约为1.08亿美元的“智慧—1号”,其有效载荷质量虽然仅为19公斤,但却包括用于完成10多项技术试验和科学研究的仪器设备。

  有效载荷中的电推进诊断组件,用来监测太阳能等离子体发动机的实际技术性能及其对探测器的作用效果。它还同时载有试验探测器自主导航计算机技术、试验地球与探测器的激光通信技术的先进设备。在“智慧—1号”上要进行6项创新性技术试验。

  探测月球来自何方

  此外,“智慧—1号”还携带6种科学仪器,分别用于研究月面化学成分,探寻月球极地坑内冰块,绘制月球矿物图,测绘月面地形,监测太阳X射线和阳光变化,近距离观测太阳风对月球的影响等。尤其值得注意的是,其中重量为3公斤的X射线光谱仪,可探测月球的镁铁比例,其提供的数据有望解释月球起源,即月球究竟来自何方,是地球分裂出去的一部分,还是地球引力俘获的小行星。此探测技术如获成功,以后的行星探测器将可借鉴

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