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金星特快车

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金星特快车
在轨道上的金星特快车
任务类型金星轨道器
运营方欧洲太空总署
国际卫星标识符2005-045A
卫星目录序号28901
网站www.esa.int/venus
任务时长计画2年
实际:9年37天
航天器属性
制造方阿斯特里姆
发射质量1,270千克（2,800磅）
任务开始
发射日期2005年9月9日 03:33:34 UTC
运载火箭联盟-FG/弗雷格特
发射场贝科奴太空发射场 31/6（英语：Baikonur Cosmodrome Site 31）
承包方斯达西姆（英语：Starsem）
任务结束
丢弃形式脱轨
最后通信2015年1月18日 15:01:55 UTC [1]
离轨日期2015年 1月/2月
轨道参数
参照系金星
近金点460 km（290 mi）[2]
远金点63,000 km（39,000 mi）[2]
倾角90 度[3]
周期24小时[3]
金星轨道器
入轨2006年4月11日

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、准备和发射该任务仅用了很短时间。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。

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月可能没有燃料而坠至金星，虽然曾于11月23日和11月30日尝试提高轨道高度但都失败了，2014年12月16日宣布任务结束。[7]

历史

这个任务在2001年提出企划，是重用火星特快车的计画提出的。但是，一些任务上的特性导致设计上的变化：主要在热工控制、通讯和电力等领域。例如，火星至太阳的距离几乎是金星的两倍，辐射对金星特快车的加热四倍于火星特快车；同时，电离辐射的环境也更加严酷。另一方面，太阳能板会在更强的光照条件下提供电力。金星特快车任务使用了一些为罗塞塔太空船开发的备用仪器。这个任务的企划是由D. Titov（德国）、E. Lellouch（法国）和F. Taylor（联合王国）共同提出的。

金星特快车的发射窗口开启的时间在2005年10月23至26日，它的发射日期最初订为2005年10月26日4:43（UTC。然而，为了检查及清理出从Fregatg上层的绝缘体掉落至太空船上的小碎片的问题，导致发射延后了两周[8]。最后，它终于在2005年11月9日3:33:34UTC从哈萨克斯坦的拜科努尔航太发射场使用联盟-FG/Fregat火箭发射，l小时36分后进入在地球轨道上的转换轨道再发射前往金星的轨道。在2005年11月11日成功地进行第一次机动的轨道校正。它在航行了153天之后，于2006年4月11日抵达金星，在SCET07:10:29和08:00:42UTC两度点燃主引擎，减缓它的速度，以便金星的重力可以捕获它，进入400乘330,000千米（250乘205,050英里），周期9天的轨道[9]。ESA在德国达姆施塔特的控制中心，ESOC，监控了这次的点燃。

进一步的轨道控制七度点燃引擎，两次主引擎和五次加速器，以进入周期为24小时的环绕金星轨道[9]。

金星特快车在2006年5月7日UTC进入目标轨道，当时太空船与地球的距离是151,000,000千米（94,000,000英里）。在此时，太空船运行的椭圆轨道比最初运行的轨道更为接近行星。极轨道的范围介于金星上空250和66,000千米（160和41,010英里），近点几乎就在北极点（北纬80度），以24小时的周期环绕这颗行星。

金星特快车在轨道上研究金星的大气层和云的细节、电浆环境和表面特征，它也制作金星表面温度的全球地图。它原始的任务是在轨道上持续观测500个地球日（大约2金星日），但已经三度延展其任务，分别是在2007年2月28日至2009年5月初、然后是2009年2月4日至2009年12月31日，最后是在2009年10月7日至2012年12月31日[10]。

在2010年11月22日，任务时间又被延长至2014年[11]。在2013年6月20日，又被延展至2015年[12]，又额外的多工作约500地球日。

在2014年11月28日，控制中心与金星特快车失去了联系。在2014年12月3日又建立起间歇的联系，但是依然没有法控制这艘太空船，而且燃料可能已经用罄[13]。在2014年12月16日，ESA宣布金星特快车的任务已经结束[7]。虽然依然可以收到太空船的载波讯号，但是没有传输任何资料。任务经理派翠克．马丁预测太空船在2015年1月初的轨道会低于150千米（93英里），然后在1月底或2月初会遭到破坏[14]。在2015年1月18日ESA收到太空船最后的载波讯号[1]。

仪器

ASPERA-4：是分析（"Analyzer）、太空（Space）、电浆（Plasmas）和激态原子（Energetic Atoms）等英文字首字母的所写。"ASPERA-4" 研究在太阳风和金星大气层的交互作用，确定电浆与大气层撞击的过程，确定电浆和中性气体全球性的分布，研究高能中性原子、离子和电子，与分析金星附近的其它环境。ASPERA-4是设计用在火星特快车的ASPERA-3的再利用，但是适用于更严苛的金星环境。

VMC：是广角、多频道CCD的金星监视相机（Venus Monitoring Camera）。VMC是专为金星全球影像设计的[15]。它可以在可见光、紫外线、和近红外光的范围下操作，映射出表面的亮度分布以寻找火山活动、监视气辉分布和在地气层顶未知的紫外线吸收现象，和其他的科学观测研究。它是由火星特快车的高解析度立体相机（HiRISE ）和罗塞塔号的光学、光谱和红外远程成像系统（OSIRIS）各一部分的组合。这个相机包括FPGA的预先处理影像系统，减少了需要传送到地球的资料[16]。负责VMC的共同合作机构包括马克斯·普朗克太阳系研究所、德国航空航太中心的太阳系行星研究所、和布劳恩斯魏克技术大学的电脑和通信网路工程研究所[17]。不要与安装在火星特快车的VMC（Visual Monitoring Camera）混淆，它是从那而发展出来的[18][19]。

磁强计

MAG：磁强计是设计来测量金星的磁场强度和它的方向，以及受到太阳风和金星自身的影响。它映射磁层鞘、磁层尾、电离层和磁势垒的三维高解析，协助ASPERA-4研究太阳风与金星大气层的交互作用，确认电浆区域的边界和执行对行星的观测（像是搜寻和鉴定金星的闪电）。MAG是源自罗塞塔登陆器菲莱的仪器：ROMAP。

科学

金星的气候

在行星系统的早期，有著与地球相似的大小和化学成分，但金星和地球的历史有著壮观的分流。希望金星特快车的资料能够做出贡献，不仅是对金星大气层的构成获得深入的理解，更希望能理解导致目前温室大气条件的变化。这种理解可能导致影响对地球气候变化研究[20]。

寻找地球的生命

金星快车也被用来从金星轨道观察地球上的生命迹象。这个计画得到的影像，地球的影像小于一个像素，以模仿观察其它太阳系行星的大小。这些观察被用来发展研究系外行星适居性的方法[21]。

重要的事件和发现

维基新闻中的相关报导：European Venus probe launched successfully

金星特快车的重要事件包括：[来源请求]

  • 2005年8月3日：金星特快车在法国图卢兹的Astrium完成最后阶段的测试。由一架安东诺夫安-124货机载运，飞经莫斯科于8月7日前抵达拜科努尔。
  • 2005年8月7日：金星特快车拜科努尔发射场的飞机场。
  • 2005年8月16日：完成首次飞行验证实验。
  • 2005年8月22日：综合系统测试-3。
  • 2005年8月30日：成功启动最后的主要系统测试。
  • 2005年9月5日：电器科学测试成功。
  • 2005年9月21日：进行燃料准备审查。
  • 2005年10月12日：与Fregat完成组合。
  • 2005年10月21日：检查到有效酬载内部受到污染，发射遭到搁置。
  • 2005年11月5日：安置在发射台上。.
  • 2005年11月9日：于03:33:34 UTC从拜科努尔发射场发射。
  • 2005年11月11日：成功执行第一次机动修正弹道。
  • 2006年2月17日：主要发动机在抵达前的发射测试成功[22]。
  • 2006年2月14日：成功执行第二次的弹道机动修正。
  • 2006年3月29日：为4月11日进入目标的轨道，成功执行第三次的弹道机动修正。
  • 2006年4月7日：在太空船上载入插入轨道的指令堆叠。
  • 11 April 2006年4月11日：根据下列的时程表成功完成金星轨道插入（Venus Orbit Insertion，VOI）[23]：
事件 太空船事件时间 (UTC) 地面收到时间(UTC)
液态设定阶段开始 07:07:56 07:14:41
VOI主引擎启动 07:10:29 07:17:14
经过近心点 07:36:35
食开始 07:37:46
掩蔽开始 07:38:30 07:45:15
掩蔽结束 07:48:29 07:55:14
食结束 07:55:11
VOI燃烧结束 08:00:42 08:07:28
此初始轨道周期为9天[9]。
  • 2006年4月13日：金星特快车释出第一张影像。
  • 2006年4月20日：执行第一次降轨操作，轨道周期为40小时。
  • 2006年4月23日：执行第二次降轨操作，轨道周期为25小时43分。
  • 2006年4月26日：将之前的降轨程序略为修改，执行第三次降轨操作。
  • 2006年5月7日：在13:31 UTC，金星特快车进入目标轨道。
  • 2006年12月14日：完成南半球的第一张温度图[来源请求]。
  • 2007年2月27日：欧洲太空总署同意延展基础任务至2009年5月[来源请求]。
  • 2007年9月19日：原计画任务结束（500地球日），开始执行延展任务。
  • 2007年11月27日：在《科学》杂志自然上发表一系列初步澳查结果的论文。他发现过去有海洋的证据，证实金存在著闪电，而且比地球上更为常见。它也发现在南极有巨大的双极地涡漩[24][25]。
  • 2008年5月20日：在2008年5月出刊的 天文与天体物理学报上报导金星特快车在金星大气层中发现羟基（OH）[26]。
  • 2009年2月4日：ESA同意基础任务再延长至2009年12月31日[来源请求]。
  • 2009年10月7日：ESA同意基础任务再延长至2012年12月31日[来源请求]。
  • 2010年11月23日：ESA同意基础任务再延长至2014年12月31日[来源请求]。
  • 2011年8月25日：报导金星的大气层上层存在一层臭氧[27][28]。
  • 2012年10月1日：报导在金星的大气层中可能存在一层突然沉淀的低温干冰[29]。
  • 2014年6月18至7月11日：成功的执行大气刹车实验[30][31]。
  • 2014年11月28日：任务控制中心与金星特快车失去连系

[13]。

  • 2014年12月3日：建立间歇性接触，确定航太器可能缺乏推进剂[13]。
  • 2014年12月16日：ESA宣布金星特快车的任务结束[7]。
  • 2015年1月18日：最后一次接收到金星特快车X频道的载波讯号[1]。

参见

相关条目

参考资料

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 Scuka, Daniel. Venus Express: The Last Shout. European Space Agency. 23 January 2015 [26 January 2015]. （原始内容存档于2015-01-26）. 
  2. ^ 2.0 2.1 Venturing into the upper atmosphere of Venus. European Space Agency. 11 November 2014 [23 November 2014]. （原始内容存档于2015-12-16）. 
  3. ^ 3.0 3.1 Operational Orbit. European Space Agency. 14 December 2012 [23 November 2014]. （原始内容存档于2015-12-15）. 
  4. ^ 欧洲“金星快车”探测器入轨 互联网档案馆的存档，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 互联网档案馆的存档，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 互联网档案馆的存档，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]. （原始内容存档于2015-12-21）. 
  8. ^ Venus Express preliminary investigations bring encouraging news. ESA. 25 October 2005 [9 May 2006]. （原始内容存档于2012-10-15）. 
  9. ^ 9.0 9.1 9.2 Venus Express. National Space Science Data Center. [22 December 2014]. （原始内容存档于2015-10-31）. 
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  11. ^ Europe maintains its presence on the final frontier. ESA. 22 November 2010 [2015-12-23]. （原始内容存档于2015-12-15）. 
  12. ^ ESA science missions continue in overtime. ESA. 20 June 2013 [2015-12-23]. （原始内容存档于2013-12-19）. 
  13. ^ 13.0 13.1 13.2 Venus Express anomaly. SpaceDaily. 8 December 2014 [15 December 2014]. （原始内容存档于2015-12-23）. 
  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]. （原始内容存档于2015-12-23）. 
  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. [2015-12-23]. （原始内容存档于2018-10-06）. 
  17. ^ The light and dark of Venus. ESA. 21 February 2008 [2015-12-23]. （原始内容存档于2012-10-17）. 
  18. ^ Markiewicz, W. J.; Titov, D.; Fiethe, B.; Behnke, T.; Szemerey, I.; et al. 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）. 
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  21. ^ Venus Express searching for life – on Earth. European Space Agency. [15 December 2014]. （原始内容存档于2012-10-18）. 
  22. ^ Successful Venus Express main engine test. ESA. 17 February 2006 [9 May 2006]. （原始内容存档于2012-11-19）. 
  23. ^ Venus orbit insertion. European Space Agency. 24 May 2007 [26 January 2015]. （原始内容存档于2015-12-15）. 
  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]. （原始内容存档于2009-01-11）. 
  26. ^ Venus Express Provides First Detection Of Hydroxyl In Atmosphere Of Venus. SpaceDaily. [15 December 2014]. （原始内容存档于2015-12-24）. 
  27. ^ Carpenter, Jennifer. Venus springs ozone layer surprise. BBC News. 7 October 2011 [2015-12-23]. （原始内容存档于2011-10-08）. 
  28. ^ Montmessin, F.; Bertaux, J.-L.; Lefèvre, F.; Marcq, E.; Belyaev, D.; et al. 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]. （原始内容存档于2015-12-23）. 
  30. ^ Scuka, Daniel. Surfing an alien atmosphere. European Space Agency. 16 May 2014 [23 November 2014]. （原始内容存档于2014-11-29）. 
  31. ^ Venus Express rises again. 11 July 2014 [14 April 2015]. （原始内容存档于2015-12-24）. 

进阶读物

外部链接

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