欧空局的科学计划委员会2月23日正式批准了该局的水星探测器项目“贝皮·科伦布”。这项探测任务从现在起将进入其工业实施阶段,以准备在2013年8月发射升空。
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“贝皮·科伦布”是欧洲下一项行星探测项目,将与日本联合实施。在该项目下,由行星研究用的一个轨道器和磁层研究用的另一个轨道器组成的一对卫星将在向内太阳系飞行6年后到达水星,最终完成对这颗行星迄今为止最广泛和最详尽的研究。这对卫星中的“水星行星轨道器”(MPO)由欧空局负责,而“水星磁层轨道器”(MMO)则将由日本宇宙航空研究开发机构负责。也是由欧空局负责研制的“水星转移模块”(MTM)将提供飞往水星所需的电推进和化学推进。
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“水星行星轨道器”将携带11台非常先进的科学仪器,其中10台将由各自的首席科学家利用欧空局各成员国的国家资金提供,另一台将由俄罗斯提供。“水星磁层轨道器”将携带5台先进的科学实验设备,也将依靠各国的出资由各自的首席科学家提供,其中一台来自欧洲,另4台来自日本。欧洲将为日方仪器提供重要的支持。
“贝皮·科伦布”项目2001年开始进行竞争性的方案论证。欧空局现准备向阿斯特里姆德国公司签发该项目实施阶段的主承包合同,涉及任务设计以及“巡航-组合”探测器的设计、研制和总装。阿斯特里姆德国公司还将为发射和在轨测试阶段提供工程支持。
由于太阳引力的作用,飞往水星并把探测器放入绕水星运行的稳定轨道是很难的。迄今只有美国航空航天局的“水手”10探测器曾在上世纪70年代中期造访过这颗行星。“贝皮·科伦布”将以一种堪称新颖的方式飞往那里。在巡航飞行阶段,该探测器将在利用太阳能电推进装置提供的推力的同时,巧妙地利用月球、地球、金星和水星本身的引力。低推力空间推进与引力借力的这种新颖组合已得到欧空局技术验证任务SMART-1的验证。
抵近水星时,转移模块将分离出去,余下的两个轨道器的组合体将利用常规火箭发动机和所谓的“弱稳定性边界捕获技术”进入围绕水星的极轨道。到达“水星磁层轨道器”的轨道时,“水星行星轨道器”将实施分离,并采用化学推进手段下降到其工作轨道所在的高度。轨道观测将持续至少一个地球年。
在水星恶劣的环境下工作称得上是一项真正的技术挑战。水星是离太阳最近的行星,探测器在那里经受的直接太阳辐射强度约为地球附近的10倍。更有甚者,水星表面的温度可高达470摄氏度。它不仅会反射太阳辐射,还会放出热红外辐射。为此,探测器必须能耐受极端的热环境,这也是“贝皮·科伦布”探测器设计上的主要决定因素之一。例如,探测器上设计有多层隔热毡,以对探测器进行隔热。另外,探测器上还配备了散热器。
阿斯特里姆德国公司作为主承包商,代表欧空局采购整个“巡航-组合”探测器。此外,它还负责设计和研制姿态与轨道控制分系统,并负责工程模型的总装。阿尔卡特·阿列尼亚空间意大利公司将作为联合主承包商,负责研制“水星行星轨道器”的电力、温控和通信系统,并负责总装和测试工作。EADS阿斯特里姆英国公司是电与化学推进系统以及整个“水星行星轨道器”星体结构的联合主承包商。EADS阿斯特里姆法国公司将在已发射的“罗塞塔”、“火星快车”和“金星快车”探测器的基础上研制星上软件。
欧空局在“水星行星轨道器”项目中还负责整个任务设计、利用联盟/弗雷盖特火箭从法属圭亚那库鲁发射以及两个轨道器2019年入轨前的巡航飞行操作。该局还负责“水星行星轨道器”在水星轨道上的飞行任务和科学操作。(编译:孙广勃)
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