日本首顆金星探測器成功入軌：歷經5年波折

新浪科技訊 北京時間12月9日消息，在經過長達5年時間的延遲和磨難之後，日本“曉”(Akatsuki)號金星探測器終於成功進入了金星軌道。日本標準時間12月7日上午8:51(北京時間7:51)，“曉”號金星探測器的4台小型發動機開始點火，連續啓動大約20分鐘。這一動作提供的微弱推進力成功地降低了探測器的飛行速度，並使其被金星引力場捕獲。

截止目前，日本方面仍未公佈“曉”號飛船所進入軌道的具體軌道參數。但項目科學家相當確信，這艘命運多舛的飛船應該至少已經部分達成了其最初設定的目標。在2010年首次嘗試進入金星軌道的努力由於發動機系統的故障而失敗之後，“曉”飛船圍繞太陽飛行並終於在近日再次嘗試併成功進入金星軌道。項目科學家們表示：“每個人都感到非常高興。”

日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)計劃在日本標準時間12月9日傍晚18:00(北京時間17:00)發佈精確的入軌軌道參數。可以預期，即便是在最理想的情況下，“曉”號飛船所進入的也應是一個偏心率遠高於原先計劃的大橢圓軌道。在最遠的位置上，“曉”號距離金星地表的高度可能達到50萬公里，每圍繞金星運行一週大約需要14~15天。最終，地面控制人員計劃再次點燃其發動機，進一步降低的軌道高度，使其軌道距離金星最遠的位置不超過33萬公里，如果這樣做，那麼飛船圍繞金星運行一週的時間將會縮短到8天左右。

坐落在日本相模原市的日本宇宙科學研究所(ISAS)，“曉”號探測器項目經理中村正人表示：“這可真是漫長的等待！”

他所言不虛。“曉”號金星探測器於2010年5月發射升空，其設計目的是對金星不斷變化的大氣層進行探測。金星大氣的轉動速度高達每秒100米左右，遠高於其下方的金星地表。整艘飛船攜帶了5台相機，覆蓋波段從紅外一直到紫外，可用於對金星大氣的不同方面特徵開展考察，包括在金星大氣以及雲層中頻發的劇烈閃電。

在2010年12月7日之前，似乎一切都顯得非常順利，當時“曉”號飛船啓動其主推力引擎開始嘗試減速進入金星軌道。然而此時的地面控制人員所不知道的是，在飛船上的氦氣罐和燃料箱之間的閥門上有鹽類物質開始堆積，這些堆積的雜質逐漸堵塞推進系統的燃料噴頭，最終造成主力推進系統停止工作。如此一來，“曉”號飛船便無法達成被金星引力捕獲所必須的減速程度，它與金星擦肩而過，進入了圍繞太陽公轉的“流浪”軌道。

JAXA的工程師們數年來一直堅持不懈地開展研究，試圖挽救這艘飛船。然而他們面臨的局面非常嚴峻——主推力發動機已經無法再次工作，這就意味着氧化劑燃料也已經成為無用之物，於是任務控制中心果斷決定在2011年10月指令飛船排空其中所攜帶的65公斤燃料以減輕飛船自身重量。這樣一來，“曉”飛船變得更加輕盈，更容易進行軌道機動操作，這也就意味着可以用更小的推力完成入軌操作。

關鍵性的入軌機動將由飛船的8台小型姿控發動機中的4台來執行。這些小型發動機通常是用來對飛船姿態進行微調的，而不是用於進行運行軌道的調整。由於這些小型發動機所能提供的推力要小得多，因此它們不得不連續工作更長時間才能達成讓飛船變軌的目的。

意義重大

儘管此次對“曉”號飛船的救援行動堪稱成功，但這一預料之外的延遲和波折仍然會造成一些問題。由於飛船在“流浪”期間在距離太陽更近的軌道上運行了比設計時更長的時間，“曉”號飛船上的温度比預期的更高，這樣的情況可能會造成其搭載的部分部件的損壞，而這將有可能制約飛船在金星所能開展的探測行動。

在長達5年的深空流浪期間，“曉”號還開展了少量的科學探測工作，其中包括通過太陽日冕向地球傳送無線電信號以觀察太陽外層大氣將如何對無線電波產生影響。“曉”號探測器項目組成員北野武今表示：“對於我們來説，過去的這5年很難熬。”

在可預見的將來，“曉”號是科學家們近距離開展金星探測的唯一希望。去年，歐洲空間局(ESA)的金星快車探測器在圍繞金星工作8年之後已經結束使命。歐洲金星快車探測器項目科學家哈肯·斯韋海姆(H??kan Svedhem)表示：“來自日本‘曉’號探測器的最新探測數據將擴展並補充金星快車獲得的數據，將這兩個項目的數據相結合，將會得到一加一大於二的效果。”美國宇航局方面，該機構計劃在5個備選項目中挑選出兩個作為其接下來的“發現”(Discovery)計劃旗下探測項目，其發射時間將不會早於2020年。

JAXA似乎有這類驚心動魄二次營救探測器的“傳統”。該機構的“隼鳥”探測器在前往“系川”小行星進行探測過程中歷經艱險和意外故障，但最終仍然成功完成了世界首次小行星表面的自動取樣返回任務。但JAXA的運氣也並不是每回都這麼好，比如在2003年，儘管進行了全力救援，但日本仍然未能挽回該國第一顆飛往火星的探測器“希望”號失敗的命運——這艘不幸的飛船先是出現燃料閥故障，隨後在一次致命的太陽耀斑爆發中電子設備被破壞。

事實上，此次“曉”號探測器的成功救援在歷史上也只是第二次的成功案例。在2000年，美國宇航局的“NEAR”探測器成功進入小行星Eros的軌道，而此前在1998年進行的首次入軌嘗試以失敗告終。(晨風)