美国东部时间昨天凌晨2时16分,因天气原因推迟1天发射的“信使”号水星探测飞船从美国佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地启程,前往访问罗马神话中众神的信使——水星。这是人类发射的第一颗将进入水星轨道的探测器。按计划,“信使”将跋涉79亿公里,于6年半以后到达目的地。
据美国宇航局专家介绍,“信使”号此次水星之行重在为六大谜团寻找答案。破解这些谜团不仅有助于研究水星,也会促进科学家们更深入了解地球等类地行星的形成和演化。
“信使”号是人类发射的首个水星轨道探测器。30年前,美国宇航局的“水手10号”探测器曾3次靠近观测水星,为人类认识水星提供了第一手数据。但“水手10号”没能进入水星轨道,而只是拍摄水星表面45%的远景图像。所以,进一步探索水星的重担,就落到了“信使”号的肩上。
每天只有12秒发射时机
美国东部时间3日凌晨2时16分(北京时间3日下午2时16分),“德尔塔2型”三级火箭从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地点火升空。它的使命就是将“信使”号水星轨道探测器送入太空。
特意选择拂晓前发射,是因为这个时段的天气条件有可能是最适宜的。“信使”号早在两天前就“整装待发”了,但能否发射还要凭“运气”。因为一天中能够进行发射的“窗口”只有短短的12秒钟,如果在12秒内出现任何偏差,发射便无法进行。所以,“信使”预设的发射日期便是从2日开始的13天之内。2日,发射地上空云层较厚,附近地区还受到“阿莱克斯”热带风暴的影响,发射便不得不推迟了24小时。
“德尔塔2型”火箭升空56分43秒之后,“信使”号与火箭成功分离。从此,它将独自飞向水星,路程长达79亿公里,预计到达时间是2011年3月。
“信使”号总重1100公斤,长1.27米,宽1.85米,高1.42米,体积跟一辆越野车差不多。6个国家的20多个研究机构提供了技术支持。
“隔热盾牌”藏设备
制造水星探测器,首先要解决一个非常关键的问题。由于在九大行星中,水星与太阳最近。故而,对于科学家来说,要让精密的探测仪器在如此强烈的阳光直射和高温炙烤下,维持正常工作,是一个不小的挑战。“幸运的是,探测器的大部分部件都不用暴露在强光和高温之下。”约翰·霍普金斯大学应用物理实验室的詹姆斯·利里说。这归功于“信使”所拥有的特殊装备——遮阳板。
“信使”号向阳一面有一层大约2.7米长、2.4米宽、6毫米厚的曲面长方形遮阳板,多数仪器位于背阳一面。
参与“信使”号制造工作的机械工程师尼尔·巴齐特尔为“信使”量身定做了这面“隔热盾牌”。他向自己的母亲求教了缝纫技巧后,用特殊工具把陶瓷隔热片切割成小块,再用包有聚四氟乙烯绝缘材料的玻璃丝把一块块隔热片缝合在一起。当“隔热盾牌”感受到的温度达到普通烤箱的温度时,它就会抬升起来,而下面受其“庇护”的探测器主体将保持住室内温度。
此外,“信使”号内部还有许多和电子仪器相连的排热管,一直通到探测器表面。排热管一般情况下都会打开,向外排放电子仪器工作中释放的热量。当“信使”飞到水星和太阳之间的位置时,这些排热管将关闭,防止太阳释放的热量侵入飞行器内部。
科研设备都用太阳能
在解决了高温和强光直射的问题后,“信使”号其它各部分就可以在正常的环境下执行探测任务了。为了完成探测任务,“信使”号上装备了7种科研设备。
左前端、也是最重要的设备是“水星双重成像系统”。它其实就是一台照相机,同时拥有广角与窄角两个摄像头。广角摄像头主要拍摄水星表面的不同岩石状地表结构,而窄角摄像头则用黑白图像记录下小范围的地表特征。这个系统可以为人类拍摄记录下一个全面而详细的“水星立体全景图”。
正前端的X射线仪和右侧的“伽马射线和中子谱仪”则负责探测水星地壳的组成元素。磁力计的位置比较特殊,它被安装在探测器主体之外一个3.6米长的金属杆之上,以便测出水星不同地区的磁场大小和方向变化。激光测高仪用来测量水星表面不同地域的海拔高度,以便绘制出水星地形图。大气和地表元素测量器用来测量大气气体以及地表矿物元素。高能粒子和等离子测量仪,则是用来描绘水星磁气圈内部和四周的粒子的功用。
“信使”号上各种科研设备正常运转的动力来自太阳能,秘密就在于“信使”的两翼。它的两翼就像两面镜子,人们甚至可以对着它们梳妆打扮。两翼由数千个小“镜子”组成,其中三分之二的“镜子”用于反射水星附近的强烈阳光,剩下的“镜子”用于将阳光转化成电能。它的两翼其实就是太阳能吸收板,在开始太空飞行后才缓缓打开。
两块太阳能吸收板总面积约5平方米,由耐高温材料组成,可以承受250摄氏度的高温。不过,吸收板不会直接面对太阳光,所以,它的工作条件是135摄氏度。从太阳光中收集到的能量会被储存在镍氢电池中,然后从电池中为探测器的各个系统提供能量。
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