近地小行星交會探測器

“近地小行星交會”(Near Earth Asteroid RendezvoHs,NEAR)探測器是NASA首個小行星探測器,也是NASA“發現計畫”的首個探測器,於1996年2月17日用“德爾它”運載火箭發射,主要目標是獲取近地小行星“愛神星”(433 Eros)的物理和地質特性,確認其礦物組成和元素成分。探測器南美同約翰·霍普金斯大學套用物理實驗室(APL)設計、建造和管理,項目總成本為2.21億美元。

研發歷程

近地小行星交會探測器 近地小行星交會探測器

“發現計畫”是NASA正在實施的一項低成本太陽系探索計畫,探測目標包括太陽系行星及其衛星、小行星和彗 星,旨在為NASA未來大型空間探索任務提供參考數據。NASA要求“發現計畫”的成本低於2.99億美元,從太空飛行器設計研製到發射的時間不超過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,軌道參數為321 km/366km;2001年2月12日,探測器經過發動機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,探測器發回最後一份數據,任務結束。

發射記錄

“近地小行星交會”(NEAR)探測器於1996年2月發射升空,2000年2月進入Ems小行星軌道,此後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,並發回了信號。

探測任務

美國國家航空航天局的最初探測任務是在1999年1月與愛神星相會,並且進入其環繞軌道,隨後進行大約一年的探測。但是由於一個程式的問題,使太空中使用火箭引擎點火的計畫流產,美國國家航空航天局修改了包括1998年12月23日飛越愛神星在內的探測任務。這次飛越任務隨後在2000年2月14日得以實現。

2000年4月30日,探測器環繞小行星“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)。隨後幾個月里軌道提升到125×125英里(200×200千米),而後再次縮小,於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,這次任務終於以“近地小行星交會”探測器降落到愛神星上的馬鞍狀地區而結束了。為了紀念1997年在一場交通事故中不幸遇難的天文學家尤金·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”。

飛行軌道

“近地小行星交會”探測器離開地球以後,便開始了它的太空巡遊之旅。1997年6月27日在距小行星馬西德(Mathilde)745英里(1 200千米)的範圍內成功地飛過,而在此前探測器一直處於休眠狀態,這種微活動狀態僅僅在飛越的前幾天才結束。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據和照片。

1997年7月3日,“近地小行星交會”探測器執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),並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。隨後在1998年1月23日,探測器完成了一次藉助地球引力的助飛——這次重要的操作使其軌道的傾斜角度從0.5°調整到10.2°,遠日點從2.17個天文單位調整到1.77個天文單位。

性能參數

探測器質量為788kg,主平台為八稜柱體結構,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。採用三軸穩定,姿態控制精度為0.1°。推進系統包括雙組元發動機和單元肼推力器,其中1個450N雙組元主發動機用於主推進,4個21 N和7個3.5 N單元肼推力器用於姿態控制。電源系統包括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,採用X頻段通信,可同步傳輸遙測數據和接收指令,並進行都卜勒測距和跟蹤。

探測器的有效載荷包括解析度為3m的多光譜相機,解析度為300m近紅外光譜儀、垂直解析度為5131的雷射高度計、磁強計和無線電實驗裝置。

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