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金星特快車

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金星特快車
Venus Express in orbit (crop).jpg
在軌道上的金星特快車
任務型態 金星軌道器
營運者 歐洲太空總署
國際衛星標識符 2005-045A
衛星目錄號英语Satellite Catalog Number 28901
網址 www.esa.int/venus
任務時長 計畫2年
實際:9年37天
航天器
製造者 阿斯特里姆
發射質量 1,270公斤(2,800磅)
任務開始
發射日期 2005年9月9日 03:33:34 UTC
載具 聯盟-FG/弗雷格特
發射場 貝科奴太空發射場 31/6英语Baikonur Cosmodrome Site 31
承包者 斯達西姆英语Starsem
任務終止
丟棄形式 脫軌
最後通訊 2015年1月18日 15:01:55 UTC [1]
衰滅日英语Orbital decay 2015年 1月/2月
軌道參數
參考系 金星
近金點 460 km(290 mi)[2]
遠金點 63,000 km(39,000 mi)[2]
傾角 90 度[3]
週期 24小時[3]
金星軌道器
入軌 2006年4月11日


金星快车英语:Venus Express,VEX),是欧洲方面的首次对金星探勘任务,名称来源于定义、准备和发射该任务僅用了很短时间。主要承包商是法国图卢兹市的伊兹·阿斯特瑞姆公司。发射日期是2005年11月9日。发射器是欧洲/俄罗斯联合公司斯塔瑞森(Starsem)制造的联盟号飞船。发射质量1270千克,包括93千克轨道器有效载荷和570千克燃料。轨道器设备包括:金星监视照相机、空间等离子体和活性原子分析器等。宇宙飞船由位于德国达姆施塔特市的欧洲太空控制中心操纵。

2006年4月11日,欧洲空间局宣布,格林尼治时间8时07分,金星快车完成减速过程,顺利首次进入环金星椭圆形轨道。[4]

4月14日,欧洲空间局公布了金星快车传回的首批金星图像。这些金星南极地区的图片是探测器4月12日在距离金星20万公里的环金星椭圆形轨道上由“紫外线、可见光和近红外线成像分光计”和“金星监测照相机”拍摄的。[5]

6月27日,欧洲空间局宣布,科学家对金星快车发回的数据进行分析后确认,金星南极上空大气中存在着奇怪的双漩涡。[6]

2014年11月可能沒有燃料而墜至金星,雖然曾11月23日和11月30日試想讓它飛高點但都失敗了,2014年12月16日宣布任務結束。

金星特快車Venus ExpressVEX)是歐洲太空總署(European Space Agency,ESA)的第一個金星探測任務。在2005年11月發射,在2006年4月就抵達金星,開始不斷地從其環繞金星的繞極軌道發送回科學的資料。這艘太空船帶有七種儀器,主要目的是長期觀察金星的大氣層。過去前往金星的派遣任務從來沒有做過這種長時期的觀察,而這是更好的理解大氣動力學的關鍵。它被寄望细节待更新条目[过时信息]這種研究可以有助於了解大氣動力學的一般狀況,同時也有助於理解地球上的氣候變遷。ESA在2014年12月結束了任務[7]

歷史[编辑]

這個任務在2001年提出企劃,是重用火星特快車的計畫提出的。但是,一些任務上的特性導致設計上的變化:主要在熱工控制、通訊和電力等領域。例如,火星太陽的距離幾乎是金星的兩倍,輻射對金星特快車的加熱四倍於火星特快車;同時,電離輻射的環境也更加嚴酷。另一方面,太陽能板會在更強的光照條件下提供電力。金星特快車任務使用了一些為羅塞塔太空船開發的備用儀器。這個任務的企劃是由D. Titov(德國)、E. Lellouch(法國)和F. Taylor(聯合王國)共同提出的。

金星特快車發射窗口開啟的時間在2005年10月23至26日,它的發射日期最初訂為2005年10月26日4:43(UTC。然而,為了檢查及清理出從Fregatg上層的絕緣體掉落至太空船上的小碎片的問題,導致發射延後了兩週[8]。最後,它終於在2005年11月9日3:33:34UTC從哈薩克斯坦拜科努爾航太發射場使用聯盟-FG/Fregat火箭發射,l小時36分後進入在地球軌道上的轉換軌道再發射前往金星的軌道。在2005年11月11日成功地進行第一次機動的軌道校正。它在航行了153天之後,於2006年4月11日抵達金星,在SCET07:10:29和08:00:42UTC兩度點燃主引擎,減緩它的速度,以便金星重力可以捕獲它,進入400乘330,000公里(250乘205,050英里),週期9天的軌道[9]。ESA在德國達姆施塔特的控制中心,ESOC,監控了這次的點燃。

進一步的軌道控制七度點燃引擎,兩次主引擎和五次加速器,以進入週期為24小時的環繞金星軌道[9]

金星特快車在2006年5月7日UTC進入目標軌道,當時太空船與地球的距離是151,000,000公里(94,000,000英里)。在此時,太空船運行的橢圓軌道比最初運行的軌道更為接近行星。極軌道哦範圍介於金星上空250和66,000公里(160和41,010英里),近點幾乎就在北極點(北緯80度),以24小時的週期環繞這顆行星。

金星特快車在軌道上研究金星的大氣層和雲的細節、電漿環境和表面特徵,它也製作金星表面溫度的全球地圖。它原始的任務是在軌道上持續觀測500個地球日(大約2金星日),但已經三度延展任務,分別是在2007年2月28日至2009年5月初、然後是2009年2月4日至2009年12月31日,最後是在2009年10月7日至2012年12月31日[10]

在2010年11月22日,任務時間又被延長至2014年[11]。在2013年6月20日,又被延展至2015年[12],又額外的多工作約500地球日。

在2014年11月28日,控制中心與金星特快車失去了聯繫。在2014年12月3日又建立起間歇的聯繫,但是依然沒有法控制這艘太船,而且可能然瞭已經用罄[13]。在2014年12月16日,ESA宣布金星特快車的任務已經結束[7]。雖然依然可以收到太空船的載波訊號,但是沒有傳輸任何資料。任務經理派翠克.馬丁預測太空船在2015年1月初的軌道會低於150公里(93英里),然後在1月底或2月初會遭到破壞[14]。在2015年1月18日ESA收到太空船最後的載波訊號[1]

儀器[编辑]

ASPERA-4:是分析("Analyzer)、太空(Space)、電漿(Plasmas)和激態原子(Energetic Atoms)等英文字首字母的所寫。"ASPERA-4" 研究在太陽風和金星大氣層的交互作用,確定電漿與大氣層撞擊的過程,確定電漿和中性氣體全球性的分布,研究高能中性原子、離子和電子,與分析金星附近的其它環境。ASPERA-4是設計用在火星特快車的ASPERA-3的再利用,但是適用於更嚴苛的金星環境。

VMC:是廣角、多頻道CCD的金星監視相機(Venus Monitoring Camera)。VMC是專為金星全球影像設計的[15]。它可以在可見光、紫外線、和近紅外光的範圍下操作,映射出表面的亮度分布以尋找火山活動、監視氣輝分布和在地氣層頂未知的紫外線吸收現象,和其他的科學觀測研究。它是由火星特快車高解析度立體相機(HiRISE )和羅塞塔號光學、光譜和紅外遠程成像系統(OSIRIS)各一部分的組合。這個相機包括FPGA的預先處理影像系統,減少了需要傳送到地球的資料[16]。負責VMC的共同合作機構包括馬克斯·普朗克太陽系研究所德國航空航太中心的太陽系行星研究所、和布勞恩斯魏克技術大學的電腦和通信網路工程研究所[17]。不要與安裝在火星特快車VMC(Visual Monitoring Camera)混淆,它是從那而發展出來的[18][19]

磁強計[编辑]

MAG磁強計是設計來測量金星的磁場強度和它的方向,以及受到太陽風和金星自身的影響。它映射磁層鞘磁層尾電離層和磁勢壘的三維高解析,協助ASPERA-4研究太陽風與金星大氣層的交互作用,確認電漿區域的邊界和執行對行星的觀測(像是搜尋和鑑定金星的閃電)。MAG是源自羅塞塔登陸器菲萊的儀器:ROMAP。

科學[编辑]

金星的氣候[编辑]

在行星系統的早期,有著與地球相似的大小和化學成分,但金星和地球的歷史有著壯觀的分流。希望金星特快車的資料能夠做出貢獻,不僅是對金星大氣層的構成獲得深入的理解,更希望能理解導致目前溫室大氣條件的變化。這種理解可能導致影響對地球氣候變化研究[20]

尋找地球的生命[编辑]

金星快車也被用來從金星軌道觀察地球上的生命跡象。這個計畫得到的影像,地球的影像小於一個像素,以模仿觀察其它太陽系行星的大小。這些觀察被用來發展研究系外行星適居性的方法[21]

重要的事件和發現[编辑]

金星特快車的重要事件包括:[來源請求]

  • 2005年8月3日:金星特快車在法國圖盧茲Astrium完成最後階段的測試。由一架安東諾夫安-124貨機載運,飛經莫斯科於8月7日前抵達拜科努爾。
  • 2005年8月7日:金星特快車拜科努爾發射場的飛機場。
  • 2005年8月16日:完成首次飛行驗證實驗。
  • 2005年8月22日:綜合系統測試-3。
  • 2005年8月30日:成功啟動最後的主要系統測試。
  • 2005年9月5日:電器科學測試成功。
  • 2005年9月21日:進行燃料準備審查。
  • 2005年10月12日:與Fregat完成組合。
  • 2005年10月21日:檢查到有效酬載內部受到汙染,發射遭到擱置。
  • 2005年11月5日:安置在發射台上。.
  • 2005年11月9日:於03:33:34 UTC從拜科努爾發射場發射。
  • 2005年11月11日:成功執行第一次機動修正彈道。
  • 2006年2月17日:主要發動機在抵達前的發射測試成功[22]
  • 2006年2月14日:成功執行第二次的彈道機動修正。
  • 2006年3月29日:為4月11日進入目標的軌道,成功執行第三次的彈道機動修正。
  • 2006年4月7日:在太空船上載入插入軌道的指令堆疊。
  • 11 April 2006年4月11日:根據下列的時程表成功完成金星軌道插入(Venus Orbit Insertion,VOI)[23]
事件 太空船事件時間 (UTC) 地面收到時間(UTC)
液態設定階段開始 07:07:56 07:14:41
VOI主引擎啟動 07:10:29 07:17:14
經過近心點 07:36:35
食開始 07:37:46
掩蔽開始 07:38:30 07:45:15
掩蔽結束 07:48:29 07:55:14
食結束 07:55:11
VOI燃燒結束 08:00:42 08:07:28
此初始軌道週期為9天[9]
  • 2006年4月13日:金星特快車釋出第一張影像。
  • 2006年4月20日:執行第一次降軌操作,軌道週期為40小時。
  • 2006年4月23日:執行第二次降軌操作,軌道週期為25小時43分。
  • 2006年4月26日:將之前的降軌程序略為修改,執行第三次降軌操作。
  • 2006年5月7日:在13:31 UTC,金星特快車進入目標軌道。
  • 2006年12月14日:完成南半球的第一張溫度圖[來源請求]
  • 2007年2月27日:歐洲太空總署同意延展基礎任務至2009年5月[來源請求]
  • 2007年9月19日:原計畫任務結束(500地球日),開始執行延展任務。
  • 2007年11月27日:在《科學》雜誌自然上發表一系列初步澳查結果的論文。他發現過去有海洋的證據,證實金存在著閃電,而且比地球上更為常見。它也發現在南極有巨大的雙極地渦漩[24][25]
  • 2008年5月20日:在2008年5月出刊的 天文與天體物理學報上報導金星特快車在金星大氣層中發現羥基(OH)[26]
  • 2009年2月4日:ESA同意基礎任務再延長至2009年12月31日[來源請求]
  • 2009年10月7日:ESA同意基礎任務再延長至2012年12月31日[來源請求]
  • 2010年11月23日:ESA同意基礎任務再延長至2014年12月31日[來源請求]
  • 2011年8月25日:報導金星的大氣層上層存在一層臭氧[27][28]
  • 2012年10月1日:報導在金星的大氣層中可能存在一層突然沉澱的低溫乾冰[29]
  • 2014年6月18至7月11日:成功的執行大氣剎車實驗[30][31]
  • 2014年11月28日:任務控制中心與金星特快車失去連繫

[13]

  • 2014年12月3日:建立間歇性接觸,確定航太器可能缺乏推進劑[13]
  • 2014年12月16日:ESA宣布金星特快車的任務結束[7]
  • 2015年1月18日:最後一次接收到金星特快車X頻道的載波訊號[1]

參見[编辑]

相關條目[编辑]

參考資料[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 Scuka, Daniel. Venus Express: The Last Shout. European Space Agency. 23 January 2015 [26 January 2015]. 
  2. ^ 2.0 2.1 Venturing into the upper atmosphere of Venus. European Space Agency. 11 November 2014 [23 November 2014]. 
  3. ^ 3.0 3.1 Operational Orbit. European Space Agency. 14 December 2012 [23 November 2014]. 
  4. ^ 欧洲“金星快车”探测器入轨 news.xinhuanet.com 2006-04-11 [2014-11-9]
  5. ^ 欧洲“金星快车”探测器入轨后发回首批图片 news.xinhuanet.com 2006-04-15 [2014-11-9]
  6. ^ 金星南极上空大气中发现双漩涡结构 news.xinhuanet.com 2006-06-28 [2014-11-9]
  7. ^ 7.0 7.1 7.2 Bauer, Markus; Svedhem, Håkan; Williams, Adam; Martin, Patrick. Venus Express goes gently into the night. European Space Agency. 16 December 2014 [22 December 2014]. 
  8. ^ Venus Express preliminary investigations bring encouraging news. ESA. 25 October 2005 [9 May 2006]. 
  9. ^ 9.0 9.1 9.2 Venus Express. National Space Science Data Center. [22 December 2014]. 
  10. ^ Mission extensions approved for science missions. ESA. 16 October 2009. 
  11. ^ Europe maintains its presence on the final frontier. ESA. 22 November 2010. 
  12. ^ ESA science missions continue in overtime. ESA. 20 June 2013. 
  13. ^ 13.0 13.1 13.2 Venus Express anomaly. SpaceDaily. 8 December 2014 [15 December 2014]. 
  14. ^ Drake, Nadia. Out of Fuel, Venus Express Is Falling Gently to Its Death in Planet's Skies. National Geographic. 17 December 2014 [22 December 2014]. 
  15. ^ The Venus Express mission camera. Max Planck Institute for Solar System Research. 
  16. ^ Venus Monitoring Camera. Technical University at Brunswick. 
  17. ^ The light and dark of Venus. ESA. 21 February 2008. 
  18. ^ Markiewicz, W. J.; Titov, D.; Fiethe, B.; Behnke, T.; Szemerey, I.; 等. Venus Monitoring Camera for Venus Express (PDF). Max Planck Institute for Solar System Research. 
  19. ^ Koeck, Ch.; Kemble, S.; Gautret, L.; Renard, P.; Faye, F. Venus Express: Mission Definition Report (PDF). European Space Agency: 17. October 2001. ESA-SCI(2001)6. 
  20. ^ Atmospheric Dynamics of Venus and Earth (PDF). Lpi.usra.edu. [15 December 2014]. 
  21. ^ Venus Express searching for life – on Earth. European Space Agency. [15 December 2014]. 
  22. ^ Successful Venus Express main engine test. ESA. 17 February 2006 [9 May 2006]. 
  23. ^ Venus orbit insertion. European Space Agency. 24 May 2007 [26 January 2015]. 
  24. ^ Various authors, Eric. European mission reports from Venus. Nature. November 2007, (450): 633–660. doi:10.1038/news.2007.297. 
  25. ^ Venus offers Earth climate clues. BBC News. 28 November 2007 [29 November 2007]. 
  26. ^ Venus Express Provides First Detection Of Hydroxyl In Atmosphere Of Venus. SpaceDaily. [15 December 2014]. 
  27. ^ Carpenter, Jennifer. Venus springs ozone layer surprise. BBC News. 7 October 2011. 
  28. ^ Montmessin, F.; Bertaux, J.-L.; Lefèvre, F.; Marcq, E.; Belyaev, D.; 等. A layer of ozone detected in the nightside upper atmosphere of Venus. Icarus. November 2011, 216 (1): 82–85. Bibcode:2011Icar..216...82M. doi:10.1016/j.icarus.2011.08.010. 
  29. ^ A curious cold layer in the atmosphere of Venus. European Space Agency. [15 December 2014]. 
  30. ^ Scuka, Daniel. Surfing an alien atmosphere. European Space Agency. 16 May 2014 [23 November 2014]. 
  31. ^ Venus Express rises again. 11 July 2014 [14 April 2015]. 

進階讀物[编辑]

外部連結[编辑]

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