拂曉號金星探測器

拂曉號金星探測器

拂曉號金星探測器(AKATSUKI)是日本宇宙航空研究開發機構和日本三菱重工業公司聯合研製,是日本的首個金星探測器。2015年12月8日,日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)確認“拂曉”號探測器已成功進入金星軌道,這是JAXA第二次嘗試將探測器送入金星軌道。2017年1月16日,拂曉號金星探測器首次觀測到"弓狀"雲層。

基本信息

設備介紹

日本金星探測器“曉”號的H2A火箭發射升空日本金星探測器“曉”號的H2A火箭發射升空
“拂曉”號金星探測器總重約640千克,其中包括320千克推進劑和34千克的科學儀器。“曉”號主體體積為3.2立方米,裝備有兩個1.4平方米太陽能電池陣列板,在金星軌道上可提供1200W動力。
“拂曉”號金星探測器所搭載的科學儀器包括一台紫外成像儀,一台長波紅外攝像機,兩台相機和無線電收發機。“曉”號計畫藉助能夠夠捕捉不同波長的儀器在軌道上對整個星體進行觀測。“曉”號金星探測器的總耗費大約2.1億美元,其中探測器本身耗資1.1億,H-2A火箭發射費用約1億。日本金星探測器“曉”號的H2A火箭發射升空“拂曉”是研發小組起的名字。由於金星是晨星,“曉”意味著日出前最炫麗的時間段。

研製機構

拂曉號金星探測器是日本宇宙航空研究開發機構和日本三菱重工業公司聯合研製,是日本的首個金星探測器。 除了“拂曉”號以外,H2A火箭同時搭載的5顆小型衛星中有一顆是宇宙航空研究開發機構研製的衛星,名為“小型太陽能帆實證機”。
這顆衛星升空後,其內部的太陽能電池薄膜將像帆船的帆一樣展開,金星探測器“拂曉”號然後衛星將檢驗是否能夠利用太陽能實現加速飛行。其他4顆小型衛星是由日本的一些高校分別研製的,主要從事探測地球大氣水蒸氣等一些科研觀測任務。

探測任務

“拂曉”號探測器發射後,它將利用約半年時間飛往金星。抵達金星軌道後,探測器將對金星進行兩年的觀測。科學家將利用所獲得的觀測數據,研究金星硫酸雲的詳細成分,以及每秒達到100公里的拂曉號金星探測器搭載的太陽帆風暴的發生機制,並弄清金星大氣的構成。

設備儀器

“拂曉”號金星探測器總重約640千克,其中包括320千克推進劑和34千克的科學儀器。“曉”號主體體積為3.2立方米,裝備有兩個1.4平方米太陽能電池陣列板,在金星軌道上可提供1200W動力。
“拂曉”號金星探測器所搭載的科學儀器包括一台紫外成像儀,一台長波紅外攝像機,兩台相機和無線電收發機。“曉”號計畫藉助能夠夠捕捉不同波長的儀器在軌道上對整個星體進行觀測。“曉”號金星探測器的總耗費大約2.1億美元,其中探測器本身耗資1.1億,H-2A火箭發射費用約1億。
“拂曉”是研發小組起的名字。由於金星是晨星,“曉”意味著日出前最炫麗的時間段。

技術參數

技術指標

參數

外觀和尺寸

主體體積為3.2立方米(1.04m×1.45m×1.4m),裝備有兩個1.4平方米太陽能電池陣列板

軌道設計

繞金星橢圓軌道,近金星點300千米,遠金星點80000千米,環繞一周約30小時,軌道傾角172°。

設計工作壽命

自發射後4.5年

重量

發射重量為500千克

功率

在金星軌道上的發電功率為500W(任務結束時)

軌道器

“拂曉號”探測器採用三軸穩定,利用軌道器主體的姿態控制,使相機朝向進行表面展開探測。
軌道器上部安裝有太陽翼,可以通過南北向的軸或軌道器主體姿態控制太陽翼方向,獲得可靠地能源供應。“拂曉號”與地球地面站間的通信使用縫隙陣高增益天線。
軌道器在金星上向西運動,與金星超級大氣環流的方向一致。

攜帶的科學儀器

“拂曉號”上的探測器一共包括7台(套)。其中包括5台相機和兩套科學輔助儀器。
5台相機分別是:一台1微米紅外相,;一台2微米紅外相機,一台紫外相機,一台長波紅外相機,一台可見光相機;兩套科學輔助儀器分別是超穩定振盪器和感測數字電子單元。
1微米紅外相機視場為12°,CCD規格是1024×1024像素。它可以利用1.01微米、0.97微米和0.90微米三個波段的四個濾光鏡片,對金星進行白晝和夜間的探測;
2微米紅外相機的視場同樣是12°,CCD規格也是1024×1024像素,具有1.65微米、1.735微米、2.02微米、2.26微米和2.32微米的多波段濾光能力;
紫外相機的視場是12°,CCD規格是1024×1025像素,具有以283納米波長對金星白晝雲頂二氧化硫進行探測的能力;
長波紅外攝像機的視場是12°,CCD規格是320×240像素,將在10微米波長晝夜對金星雲頂進行探測,繪製出雲頂的溫度分布圖;
可見光相機(也稱為“閃電和氣輝相機)視場為16°,可以在777.4納米、480-650納米、557.7納米和545納米四個波段對閃電和氣輝進行觀測,通過對金星中低層大氣的連續觀測,分析金星氧分子的大尺度結構特徵;
超穩定振盪器的主要任務就是用於開展進行無線電掩星觀測試驗;感測數字電子單元作為除可見光相機外的四台相機的接口和控制單元,主要任務是從四台相機上獲得原始數據,進行算法處理和數據壓縮以及數據的格式化和存儲。

發射升空

拂曉號金星探測器搭載的太陽帆拂曉號金星探測器搭載的太陽帆
日本時間2010年5月21日6點58分(台北時間5點58分),日本H2A火箭搭載日本“曉”號金星探測器在日本鹿兒島縣種子島宇宙中心發射升空。“拂曉”號金星探測器升空27分鐘後,在離地420公里的高空和運載火箭成功分離,進入朝金星方向飛行的軌道。
同時,與“拂曉”共同搭載的世界首個太陽帆飛行器“伊卡洛斯”號,以及4顆小衛星也全部被送入到了預定的軌道。因為兩者疊加後的形狀酷似漂浮的風箏,被日本國民親切地稱為“星際風箏”。此外,日本宇宙航空研究開發機構徵集的約26萬人的留言,也縮小印刷在鋁板上,隨“曉”號金星探測器在一起前往金星。
這是日本首次成功發射金星探測器,“拂曉”號金星探測器在將一邊繞太陽運行,一邊靠近金星軌道。經過5.2億公里的航行後,於2010年12月7日到達距離金星表面300至80000公里的長橢圓形軌道。它將在軌道上對金星進行為期四年的觀測,探詢金星大氣的謎團,以期弄清這顆地球的姊妹星如何成為一個灼熱的星球。

抵達金星

2010年,“拂曉”號抵達金星附近,但是由於主發動機的故障沒能進入金星軌道,於是“拂曉”只能圍繞太陽公轉,等待進入金星軌道的機會。

2015年12月,再次嘗試入軌並取得成功,並於2016年4月開始正式觀測。

探測成果

2017年1月16日,日本立教大學等組成的研究團隊發表研究成果稱,日本金星探測器“拂曉”觀測到金星的大氣撞到山脈等形成的、長約1萬公里弓狀結構雲層。覆蓋於金星表面的雲層非常厚,大氣層的上層又有風速高達每秒100米的“超級氣鏇”,存在諸多構造之謎。

研究團隊通過可探知雲層溫度的紅外攝像機進行了觀測。發現了金星大氣層中由北半球縱貫至南半球,全長約1萬公里、寬約數百公里的弓狀結構。弓狀雲層由溫度高於周圍雲層和溫度低於周圍雲層的兩部分組成。

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