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金星快车英语:Venus Express,VEX),是欧洲方面的首次对金星探勘任务,名称来源于定义、准备和发射该任务僅用了很短时间。主要承包商是法国图卢兹市的伊兹·阿斯特瑞姆公司。发射日期是2005年11月9日。发射器是欧洲/俄罗斯联合公司斯塔瑞森(Starsem)制造的联盟号飞船。发射质量1270千克,包括93千克轨道器有效载荷和570千克燃料。轨道器设备包括:金星监视照相机、空间等离子体和活性原子分析器等。宇宙飞船由位于德国达姆施塔特市的欧洲太空控制中心操纵。

金星特快車
Venus Express in orbit (crop).jpg
在軌道上的金星特快車
任务类型 金星軌道器
运营方 歐洲太空總署
國際衛星標識符 2005-045A
衛星目錄號 28901
网站 www.esa.int/venus
任務時長 計畫2年
實際:9年37天
航天器属性
制造方 阿斯特里姆
發射質量 1,270公斤(2,800磅)
任務開始
發射日期 2005年9月9日 03:33:34 UTC
載具 聯盟-FG/弗雷格特
發射場 貝科奴太空發射場 31/6英语Baikonur Cosmodrome Site 31
承包方 斯達西姆英语Starsem
任務終止
丟棄形式 脫軌
最後通訊 2015年1月18日 15:01:55 UTC [1]
轨道衰减日 2015年 1月/2月
軌道參數
參考系 金星
近金點 460 km(290 mi)[2]
遠金點 63,000 km(39,000 mi)[2]
傾角 90 度[3]
週期 24小時[3]
金星軌道器
入軌 2006年4月11日

2006年4月11日,欧洲空间局宣布,格林尼治时间8时07分,金星快车完成减速过程,顺利首次进入环金星椭圆形轨道。[4]

4月14日,欧洲空间局公布了金星快车传回的首批金星图像。这些金星南极地区的图片是探测器4月12日在距离金星20万公里的环金星椭圆形轨道上由“紫外线、可见光和近红外线成像分光计”和“金星监测照相机”拍摄的。[5]

6月27日,欧洲空间局宣布,科学家对金星快车发回的数据进行分析后确认,金星南极上空大气中存在着奇怪的双漩涡。[6]

2014年11月可能沒有燃料而墜至金星,雖然曾于11月23日和11月30日尝试提高轨道高度但都失敗了,2014年12月16日宣布任務結束。[7]

目录

歷史编辑

這個任務在2001年提出企劃,是重用火星特快車的計畫提出的。但是,一些任務上的特性導致設計上的變化:主要在熱工控制、通訊和電力等領域。例如,火星太陽的距離幾乎是金星的兩倍,輻射對金星特快車的加熱四倍於火星特快車;同時,電離輻射的環境也更加嚴酷。另一方面,太陽能板會在更強的光照條件下提供電力。金星特快車任務使用了一些為羅塞塔太空船開發的備用儀器。這個任務的企劃是由D. Titov(德國)、E. Lellouch(法國)和F. Taylor(聯合王國)共同提出的。

金星特快車發射窗口開啟的時間在2005年10月23至26日,它的發射日期最初訂為2005年10月26日4:43(UTC。然而,為了檢查及清理出從Fregatg上層的絕緣體掉落至太空船上的小碎片的問題,導致發射延後了兩週[8]。最後,它終於在2005年11月9日3:33:34UTC從哈薩克斯坦拜科努爾航太發射場使用聯盟-FG/Fregat火箭發射,l小時36分後進入在地球軌道上的轉換軌道再發射前往金星的軌道。在2005年11月11日成功地進行第一次機動的軌道校正。它在航行了153天之後,於2006年4月11日抵達金星,在SCET07:10:29和08:00:42UTC兩度點燃主引擎,減緩它的速度,以便金星重力可以捕獲它,進入400乘330,000公里(250乘205,050英里),週期9天的軌道[9]。ESA在德國達姆施塔特的控制中心,ESOC,監控了這次的點燃。

進一步的軌道控制七度點燃引擎,兩次主引擎和五次加速器,以進入週期為24小時的環繞金星軌道[9]

金星特快車在2006年5月7日UTC進入目標軌道,當時太空船與地球的距離是151,000,000公里(94,000,000英里)。在此時,太空船運行的橢圓軌道比最初運行的軌道更為接近行星。極軌道的範圍介於金星上空250和66,000公里(160和41,010英里),近點幾乎就在北極點(北緯80度),以24小時的週期環繞這顆行星。

金星特快車在軌道上研究金星的大氣層和雲的細節、電漿環境和表面特徵,它也製作金星表面溫度的全球地圖。它原始的任務是在軌道上持續觀測500個地球日(大約2金星日),但已經三度延展其任務,分別是在2007年2月28日至2009年5月初、然後是2009年2月4日至2009年12月31日,最後是在2009年10月7日至2012年12月31日[10]

在2010年11月22日,任務時間又被延長至2014年[11]。在2013年6月20日,又被延展至2015年[12],又額外的多工作約500地球日。

在2014年11月28日,控制中心與金星特快車失去了聯繫。在2014年12月3日又建立起間歇的聯繫,但是依然沒有法控制這艘太空船,而且燃料可能已經用罄[13]。在2014年12月16日,ESA宣布金星特快車的任務已經結束[7]。雖然依然可以收到太空船的載波訊號,但是沒有傳輸任何資料。任務經理派翠克.馬丁預測太空船在2015年1月初的軌道會低於150公里(93英里),然後在1月底或2月初會遭到破壞[14]。在2015年1月18日ESA收到太空船最後的載波訊號[1]

儀器编辑

ASPERA-4:是分析("Analyzer)、太空(Space)、電漿(Plasmas)和激態原子(Energetic Atoms)等英文字首字母的所寫。"ASPERA-4" 研究在太陽風和金星大氣層的交互作用,確定電漿與大氣層撞擊的過程,確定電漿和中性氣體全球性的分布,研究高能中性原子、離子和電子,與分析金星附近的其它環境。ASPERA-4是設計用在火星特快車的ASPERA-3的再利用,但是適用於更嚴苛的金星環境。

VMC:是廣角、多頻道CCD的金星監視相機(Venus Monitoring Camera)。VMC是專為金星全球影像設計的[15]。它可以在可見光、紫外線、和近紅外光的範圍下操作,映射出表面的亮度分布以尋找火山活動、監視氣輝分布和在地氣層頂未知的紫外線吸收現象,和其他的科學觀測研究。它是由火星特快車高解析度立體相機(HiRISE )和羅塞塔號光學、光譜和紅外遠程成像系統(OSIRIS)各一部分的組合。這個相機包括FPGA的預先處理影像系統,減少了需要傳送到地球的資料[16]。負責VMC的共同合作機構包括馬克斯·普朗克太陽系研究所德國航空航太中心的太陽系行星研究所、和布勞恩斯魏克技術大學的電腦和通信網路工程研究所[17]。不要與安裝在火星特快車VMC(Visual Monitoring Camera)混淆,它是從那而發展出來的[18][19]

磁強計编辑

MAG磁強計是設計來測量金星的磁場強度和它的方向,以及受到太陽風和金星自身的影響。它映射磁層鞘磁層尾電離層和磁勢壘的三維高解析,協助ASPERA-4研究太陽風與金星大氣層的交互作用,確認電漿區域的邊界和執行對行星的觀測(像是搜尋和鑑定金星的閃電)。MAG是源自羅塞塔登陸器菲萊的儀器:ROMAP。

科學编辑

金星的氣候编辑

在行星系統的早期,有著與地球相似的大小和化學成分,但金星和地球的歷史有著壯觀的分流。希望金星特快車的資料能夠做出貢獻,不僅是對金星大氣層的構成獲得深入的理解,更希望能理解導致目前溫室大氣條件的變化。這種理解可能導致影響對地球氣候變化研究[20]

尋找地球的生命编辑

金星快車也被用來從金星軌道觀察地球上的生命跡象。這個計畫得到的影像,地球的影像小於一個像素,以模仿觀察其它太陽系行星的大小。這些觀察被用來發展研究系外行星適居性的方法[21]

重要的事件和發現编辑

金星特快車的重要事件包括:[來源請求]

  • 2005年8月3日:金星特快車在法國圖盧茲Astrium完成最後階段的測試。由一架安東諾夫安-124貨機載運,飛經莫斯科於8月7日前抵達拜科努爾。
  • 2005年8月7日:金星特快車拜科努爾發射場的飛機場。
  • 2005年8月16日:完成首次飛行驗證實驗。
  • 2005年8月22日:綜合系統測試-3。
  • 2005年8月30日:成功啟動最後的主要系統測試。
  • 2005年9月5日:電器科學測試成功。
  • 2005年9月21日:進行燃料準備審查。
  • 2005年10月12日:與Fregat完成組合。
  • 2005年10月21日:檢查到有效酬載內部受到汙染,發射遭到擱置。
  • 2005年11月5日:安置在發射台上。.
  • 2005年11月9日:於03:33:34 UTC從拜科努爾發射場發射。
  • 2005年11月11日:成功執行第一次機動修正彈道。
  • 2006年2月17日:主要發動機在抵達前的發射測試成功[22]
  • 2006年2月14日:成功執行第二次的彈道機動修正。
  • 2006年3月29日:為4月11日進入目標的軌道,成功執行第三次的彈道機動修正。
  • 2006年4月7日:在太空船上載入插入軌道的指令堆疊。
  • 11 April 2006年4月11日:根據下列的時程表成功完成金星軌道插入(Venus Orbit Insertion,VOI)[23]
事件 太空船事件時間 (UTC) 地面收到時間(UTC)
液態設定階段開始 07:07:56 07:14:41
VOI主引擎啟動 07:10:29 07:17:14
經過近心點 07:36:35
食開始 07:37:46
掩蔽開始 07:38:30 07:45:15
掩蔽結束 07:48:29 07:55:14
食結束 07:55:11
VOI燃燒結束 08:00:42 08:07:28
此初始軌道週期為9天[9]
  • 2006年4月13日:金星特快車釋出第一張影像。
  • 2006年4月20日:執行第一次降軌操作,軌道週期為40小時。
  • 2006年4月23日:執行第二次降軌操作,軌道週期為25小時43分。
  • 2006年4月26日:將之前的降軌程序略為修改,執行第三次降軌操作。
  • 2006年5月7日:在13:31 UTC,金星特快車進入目標軌道。
  • 2006年12月14日:完成南半球的第一張溫度圖[來源請求]
  • 2007年2月27日:歐洲太空總署同意延展基礎任務至2009年5月[來源請求]
  • 2007年9月19日:原計畫任務結束(500地球日),開始執行延展任務。
  • 2007年11月27日:在《科學》雜誌自然上發表一系列初步澳查結果的論文。他發現過去有海洋的證據,證實金存在著閃電,而且比地球上更為常見。它也發現在南極有巨大的雙極地渦漩[24][25]
  • 2008年5月20日:在2008年5月出刊的 天文與天體物理學報上報導金星特快車在金星大氣層中發現羥基(OH)[26]
  • 2009年2月4日:ESA同意基礎任務再延長至2009年12月31日[來源請求]
  • 2009年10月7日:ESA同意基礎任務再延長至2012年12月31日[來源請求]
  • 2010年11月23日:ESA同意基礎任務再延長至2014年12月31日[來源請求]
  • 2011年8月25日:報導金星的大氣層上層存在一層臭氧[27][28]
  • 2012年10月1日:報導在金星的大氣層中可能存在一層突然沉澱的低溫乾冰[29]
  • 2014年6月18至7月11日:成功的執行大氣剎車實驗[30][31]
  • 2014年11月28日:任務控制中心與金星特快車失去連繫

[13]

  • 2014年12月3日:建立間歇性接觸,確定航太器可能缺乏推進劑[13]
  • 2014年12月16日:ESA宣布金星特快車的任務結束[7]
  • 2015年1月18日:最後一次接收到金星特快車X頻道的載波訊號[1]

參見编辑

相關條目编辑

參考資料编辑

  1. 1.0 1.1 1.2 Scuka, Daniel. Venus Express: The Last Shout. European Space Agency. 23 January 2015 [26 January 2015]. 
  2. 2.0 2.1 Venturing into the upper atmosphere of Venus. European Space Agency. 11 November 2014 [23 November 2014]. 
  3. 3.0 3.1 Operational Orbit. European Space Agency. 14 December 2012 [23 November 2014]. 
  4. 欧洲“金星快车”探测器入轨 互联网档案馆存檔,存档日期2006-04-13. news.xinhuanet.com 2006-04-11 [2014-11-9]
  5. 欧洲“金星快车”探测器入轨后发回首批图片 互联网档案馆存檔,存档日期2014-11-11. news.xinhuanet.com 2006-04-15 [2014-11-9]
  6. 金星南极上空大气中发现双漩涡结构 互联网档案馆存檔,存档日期2007-12-02. news.xinhuanet.com 2006-06-28 [2014-11-9]
  7. 7.0 7.1 7.2 Bauer, Markus; Svedhem, Håkan; Williams, Adam; Martin, Patrick. Venus Express goes gently into the night. European Space Agency. 16 December 2014 [22 December 2014]. 
  8. Venus Express preliminary investigations bring encouraging news. ESA. 25 October 2005 [9 May 2006]. 
  9. 9.0 9.1 9.2 Venus Express. National Space Science Data Center. [22 December 2014]. 
  10. Mission extensions approved for science missions. ESA. 16 October 2009. 
  11. Europe maintains its presence on the final frontier. ESA. 22 November 2010. 
  12. ESA science missions continue in overtime. ESA. 20 June 2013. 
  13. 13.0 13.1 13.2 Venus Express anomaly. SpaceDaily. 8 December 2014 [15 December 2014]. 
  14. Drake, Nadia. Out of Fuel, Venus Express Is Falling Gently to Its Death in Planet's Skies. National Geographic. 17 December 2014 [22 December 2014]. 
  15. The Venus Express mission camera. Max Planck Institute for Solar System Research. (原始内容存档于2008-03-07). 
  16. Venus Monitoring Camera. Technical University at Brunswick. 
  17. The light and dark of Venus. ESA. 21 February 2008. 
  18. Markiewicz, W. J.; Titov, D.; Fiethe, B.; Behnke, T.; Szemerey, I.; 等. Venus Monitoring Camera for Venus Express (PDF). Max Planck Institute for Solar System Research. (原始内容 (PDF)存档于2015-04-02). 
  19. Koeck, Ch.; Kemble, S.; Gautret, L.; Renard, P.; Faye, F. Venus Express: Mission Definition Report (PDF). European Space Agency: 17. October 2001. ESA-SCI(2001)6. 
  20. Atmospheric Dynamics of Venus and Earth (PDF). Lpi.usra.edu. [15 December 2014]. 
  21. Venus Express searching for life – on Earth. European Space Agency. [15 December 2014]. 
  22. Successful Venus Express main engine test. ESA. 17 February 2006 [9 May 2006]. 
  23. Venus orbit insertion. European Space Agency. 24 May 2007 [26 January 2015]. 
  24. Various authors, Eric. European mission reports from Venus. Nature. November 2007, (450): 633–660. doi:10.1038/news.2007.297. 
  25. Venus offers Earth climate clues. BBC News. 28 November 2007 [29 November 2007]. 
  26. Venus Express Provides First Detection Of Hydroxyl In Atmosphere Of Venus. SpaceDaily. [15 December 2014]. 
  27. Carpenter, Jennifer. Venus springs ozone layer surprise. BBC News. 7 October 2011. 
  28. Montmessin, F.; Bertaux, J.-L.; Lefèvre, F.; Marcq, E.; Belyaev, D.; 等. A layer of ozone detected in the nightside upper atmosphere of Venus. Icarus. November 2011, 216 (1): 82–85. Bibcode:2011Icar..216...82M. doi:10.1016/j.icarus.2011.08.010. 
  29. A curious cold layer in the atmosphere of Venus. European Space Agency. [15 December 2014]. 
  30. Scuka, Daniel. Surfing an alien atmosphere. European Space Agency. 16 May 2014 [23 November 2014]. 
  31. Venus Express rises again. 11 July 2014 [14 April 2015]. 

進階讀物编辑

外部連結编辑