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今天,歐洲建造的太陽軌道探測器經由美國老牌發射商順利釋出,開啟為期七年的追日之旅。

發射速覽發射時間:美國東部時間2月9日23:03,北京時間2月10日12:03發射地點:佛州卡納維拉爾角空軍基地41號發射位運載火箭:阿特拉斯5號411型火箭 Atlas V 411發射商:美國聯合發射聯盟ULA發射任務:部署太陽軌道探測器(Solar Orbiter)主要看點

①美國發射歐洲建造的太陽軌道探測器;

②繼帕克太陽探測器之後,人類發射的又一個追日神器,未來將是首個拍攝太陽兩極照片、視訊的探測器;

④耗資15億美元,歐空局投入58%,NASA投入25%;

⑤設計在軌運作5年,最長探測可達10年之久;

⑥阿特拉斯V 411火箭:現役最獨特的運載火箭(捆綁一個固體火箭助推器)第6次發射。

發射過程

這次任務發射視窗期為兩個小時,有趣的是,每隔5分鐘有一次瞬時發射機會。這是由於太陽軌道探測器被送至太陽軌道,而這個太陽軌道需要插入行星際轉移軌道至金星軌道,所以不斷變化中。

值得注意的是,就在同期美國東海岸另一次發射任務蓄勢待發。搭載第13艘天鵝座貨運飛船的安塔瑞斯火箭,原定早於這次任務5小時24分發射,不過因地面感測器讀數異常而臨時取消了。

美國東部時間2月9日午夜23:03,一枚阿特拉斯V 411火箭在佛州卡納維拉爾角空軍基地41號發射位發射升空。兩分20秒後,單個固體火箭助推器與主火箭分離;升空4分09秒後,一二級火箭分離;短短18秒後,即升空4分27秒,整流罩分離操作;當火箭升空第53分鐘,箭星分離,半人馬上面級將太陽軌道探測器送入既定軌道。

此後,太陽軌道探測器開啟為期兩年的奔日征程,以及長達5~10年的近距離繞日探測任務。

獨一無二的不對稱捆綁神箭

擔綱這次任務的是阿特拉斯5號411型火箭(Atlas V 411),是美國聯合發射聯盟ULA旗下一款中型火箭。

阿特拉斯5號411型火箭(Atlas V 411),代號來自於411配置:一個直徑4米的整流罩(4)、一個固體火箭助推器(1)、一個單引擎半人馬上面級(1)。

作為阿特拉斯5號火箭其中一款,最大特點:只捆綁一個固體燃料火箭助推器(所產生的不對稱推力,由助推器本身的推力向量控制器抵消,通過瞄準火箭質心推進,從而實現完美的直線飛行),這也是全球現役唯一一款單一不對稱捆綁式火箭。

箭高58.3米,採用兩級推進模式,LEO最大運力12噸,GTO最大運力5.9噸,截至目前總計發射6次,每次發射價1.15億美元。

這次發射是阿特拉斯5號火箭總計第82次飛行,也是阿特拉斯5號411款火箭第6次飛行。

舉世無雙的追日神器

太陽軌道探測器又稱太陽軌道器(Solar Orbiter),是歐洲空間局建造的第七個太陽探測器。此前曾部署過尤利西斯號(Ulysses)、太陽及日光層觀測衛星(SOHO:Solar and Heliospheric Observatory)以及四組衛星叢集任務。

與以往所有太陽探測器的最大不同:太陽軌道探測器未來將會成為首個拍攝太陽兩極照片、視訊的探測器。

主要任務:探測日球層是如何形成的?以及太陽是如何控制日球層活動的?

我們知道,日球層(heliosphere)又稱日光層,也叫太陽圈。以太陽為中心向外延伸大約120個天文單位。2012年8月、2018年11月旅行者1號、旅行者2號先後飛出日球層,兩個星際探測器分別耗時35年、41年才算逃離它的地盤,可見勢力範圍有多廣!

在科學家看來,太陽圈就是圍繞我們太陽系的巨大保護罩,而我們人類對其知之甚少。要想深度了解這個保護罩,就需要近距離探測,尤其需要探測太陽兩極地區,這是以往所有太陽探測器的探測空白區。正因為如此,這次發射太陽軌道探測器才凸顯重要。未來,有望成為首個拍攝太陽兩極照片、視訊的探測器。

為了實現這一舉世無雙的追日重任,太陽軌道探測器攜帶足夠多的推進劑,飛行路徑圖——先後藉助地球、金星的引力彈弓效應,花費兩年時間飛抵近距離的日心軌道。近日點只有0.28個天文單位,遠日點1.2個天文單位。然後,開始為期5年的科學探測任務,如果順利的話,任務還可以至少延長到10年。

每次近日點近距離靠近太陽時,直接暴露在太陽下的儀器包括高能粒子探測器、磁力儀、無線電、等離子體波探測儀、太陽風等離子體分析儀。

根據ESA太陽軌道探測器專案負責人塞薩爾·加西亞(Cesar Garcia)透露,該團隊內部對這個探測器暱稱為Blackbird(黑鳥),以示向特殊的隔熱層點贊。這種隔熱層就像一個三明治,由多層鈦金屬箔製成,表面噴塗一種名為SolarBlack的特殊材料,這種材料是專為太陽軌道探測器設計的。這種塗層由磷酸鈣(跟人骨相同的材料)製成,具有穩定的熱效能、導電性,任務期間不會脫落。

此外,為了保證探測器自帶的各種高精尖儀器免受微塵級別汙染,從建造到發射再到在軌執行,太陽軌道探測器受到前所未有的潔淨保護,按照專案負責人加西亞的說法:「這是迄今為止發射最乾淨的探測器」。

身價不菲:太陽軌道探測器專案總造價約15億美元,歐空局ESA投入8.77億美元(佔58%),NASA投入3.86億美元(佔25%),剩餘由一些參與科研的機構、大學分攤。

二十年磨一劍:1999年首次提出該專案,最初歐空局計劃2008年至2013年發射,但由於技術攻關、發射安排等原因,最終推遲到至今。

未來十年間,歐美科學家們希望透過兩大追日神器:太陽軌道探測器+帕克太陽探測器能夠近距離一窺太陽系的真正主人,有望揭開太陽的層層神祕面紗……

此次發射重新整理資料

美國聯合發射聯盟今年第一發

阿特拉斯5號火箭第82次發射

阿特拉斯5號411款火箭第6次發射

美國今年第4發

全球今年第11次航天發射

(截至目前,美國4發、中國3發、歐洲1發、俄羅斯1發、日本1發、伊朗1發失敗)

本文參考:

Solar Orbiter launches on historic mission to study the sun's poles

ESA Solar Orbiter mission rides on ULA Atlas V to study the Sun

Our sun will never look the same again thanks to two solar probes and one giant telescope

Atlas 5 blasts off with Solar Orbiter

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