[科普中國]-近地小行星交會探測器

研發(fā)歷程

“發(fā)現(xiàn)計劃”是NASA正在實施的一項低成本太陽系探索計劃，探測目標包括太陽系行星及其衛(wèi)星、小行星和彗星，旨在為NASA未來大型空間探索任務(wù)提供參考數(shù)據(jù)。NASA要求“發(fā)現(xiàn)計劃”的成本低于2．99億美元，從航天器設(shè)計研制到發(fā)射的時間不超過36個月。

1997年6月27日，探測器首先毪越了253號小行星“梅西爾德”，與該行星的最近距離為1200km，持續(xù)時問為25min，在此期間，探測器拍攝了該小行星表面60%的圖像；2000年2月14口，探測器進入繞433號小行星“愛神星”飛行的軌道，成為世界上首個繞飛小行星的探測器，軌道參數(shù)為321 km/366km；2001年2月12日，探測器經(jīng)過發(fā)動機4次制動點火，以1．6m/s的速度降落在“愛神星”表面，成為世界上首個在小行星表面著陸的探測器；2001年3月1日，探測器發(fā)回最后一份數(shù)據(jù)，任務(wù)結(jié)束。1

發(fā)射記錄“近地小行星交會”(NEAR)探測器于1996年2月發(fā)射升空，2000年2月進入Ems小行星軌道，此后NEAR繞Ems飛行了近1年時間，拍攝了20萬張Ews照片。為了更詳細地探測Eros小行星，2001年2月12日，NASA控制NEAR探測器，以3米/秒的速度在Eors小行星表面成功著陸，并發(fā)回了信號。2

探測任務(wù)美國國家航空航天局的最初探測任務(wù)是在1999年1月與愛神星相會，并且進入其環(huán)繞軌道，隨后進行大約一年的探測。但是由于一個程序的問題，使太空中使用火箭引擎點火的計劃流產(chǎn)，美國國家航空航天局修改了包括1998年12月23日飛越愛神星在內(nèi)的探測任務(wù)。這次飛越任務(wù)隨后在2000年2月14日得以實現(xiàn)。

2000年4月30日，探測器環(huán)繞小行星“愛神”的軌道半徑逐級減至2000年4月30日的31 X 3l英里(50×50千米)，繼而又降到2000年7月14日的21．8 X 21．8英里(35 X 35千米)。隨后幾個月里軌道提升到125×125英里(200×200千米)，而后再次縮小，于2000年12月13日縮小到21．8×21．8英里(35×35千米)的倒退軌道。2001年2月12日，這次任務(wù)終于以“近地小行星交會”探測器降落到愛神星上的馬鞍狀地區(qū)而結(jié)束了。為了紀念1997年在一場交通事故中不幸遇難的天文學(xué)家尤金·M．蘇梅克(Eugene M．Shoemaker，1928—1997)，美國國家航空航天局把這艘探測器重新命名為“近地小行星交會——蘇梅克號”。3

飛行軌道“近地小行星交會”探測器離開地球以后，便開始了它的太空巡游之旅。1997年6月27日在距小行星馬西德(Mathilde)745英里(1 200千米)的范圍內(nèi)成功地飛過，而在此前探測器一直處于休眠狀態(tài)，這種微活動狀態(tài)僅僅在飛越的前幾天才結(jié)束。在這次交會期間，飛過小行星時的相對速度為每秒6．2英里(9．93千米/秒)，探訪期間，探測器收集了大量這顆小行星的數(shù)據(jù)和照片。

1997年7月3日，“近地小行星交會”探測器執(zhí)行了它的第一次重要的軌道修正，使用了一個能提供100磅力(450牛頓)的助推器，即一個使用聯(lián)氨和四氧化二氮作為推進劑的火箭引擎。這次修正成功地使它的速度每秒降低915英尺（279米/秒)，并且把近日點的距離從0．99個天文單位縮小到0．95個天文單位。隨后在1998年1月23日，探測器完成了一次借助地球引力的助飛——這次重要的操作使其軌道的傾斜角度從0．5°調(diào)整到10．2°，遠日點從2．17個天文單位調(diào)整到1．77個天文單位。3

性能參數(shù)探測器質(zhì)量為788kg，主平臺為八棱柱體結(jié)構(gòu)，直徑約1．7m，高約2．8m。探測器中間裝有直徑為1．5m的高增益天線。采用三軸穩(wěn)定，姿態(tài)控制精度為0．1°。推進系統(tǒng)包括雙組元發(fā)動機和單元肼推力器，其中1個450N雙組元主發(fā)動機用于主推進，4個21 N和7個3．5 N單元肼推力器用于姿態(tài)控制。電源系統(tǒng)包括4個1．8m×1．2m的砷化鎵太陽翼和1個9A·h的鎳鎘蓄電池；太陽翼在距離太陽1AU時功率為1800W，在距離太陽2．2AU時功率為400W，采用X頻段通信，可同步傳輸遙測數(shù)據(jù)和接收指令，并進行多普勒測距和跟蹤。

探測器的有效載荷包括分辨率為3m的多光譜相機，分辨率為300m近紅外光譜儀、垂直分辨率為5131的激光高度計、磁強計和無線電實驗裝置。1