猎鹰重型火箭发射：灵神星探测器揭秘金属小行星

【金色港湾资讯网为您推荐阅读】

在2023年10月13日的时候，猎鹰重型火箭带着探测器从美国肯尼迪航天中心升上天空，从而开启了浪漫的灵神星探索行程。探测器是与目标星球同名的，它会对准那颗备受众人瞩目的“黄金星球”，去执行至少为期8年的任务。那么灵神星到底在科学家心里有着什么样的魅力？为了能够完成使命，探测器有着怎样的“绝技”？科学家有没有希望从这项任务当中收获哪些成果？这对于灵神星探测器任务目标来说非常重要。这对于灵神星金属小行星探索来说非常重要。这对于灵神星深空激光通信技术来说非常重要。

灵神星的魅力与科学价值

“黄金属性”暗藏玄机

科学家通过观测发现，灵神星是一颗小行星，它几乎完全由金属构成，各种稀有金属矿藏的储量十分丰富。某些好事者依据此情况，给灵神星估值高达1000亿亿美元，还赋予它“黄金星球”这样的美称。实际上，灵神星对科学家的吸引力远不止于其具有“黄金属性”。科学家觉得，灵神星极有可能是太阳系中已知的唯一完全由内核构成的天体，换言之，它为人类提供了直接观测与研究行星内核的难得机遇。

灵神星平均直径大概约为，220，千米 ，它在主小行星带里，能够排进前，20，名 ，不过地基望远镜依旧很难对它开展高清成像研究。所以 ，想要切实认识这颗金属小行星，还是得动用探测器去探测。跟现有的间接探测手段相比较而言 ，直接观测有可以帮助科学家们好好研究天体内部构成的希望 ，有能够总结天体演化规律的希望 ，还有通过触类旁通揭示地球内核秘密的希望。

猎鹰重型火箭与灵神星探测器发射

猎鹰重型火箭成功发射灵神星探测器

于是，

灵神星探测器的任务与挑战

美国宇航局提出了灵神星探索任务的 5 个主要目标：

首先，要确定灵神星到底是经由天体留下的内核演变而来的，还是由未曾熔化的物质造就而成的。

其二，确定灵神星表面各区域的相对年龄。

其一，弄明白这类用于形容小型金属物体的天体是不是涵盖了被称作“轻元素”的物质成分。其二，科学家持有这样的观点，即这类物质在地球具备高压状态的核心位置有着极其广泛的分布态势。

其四，对灵神星的形成环境展开研究，特别是将其与地球核心相比较，看它到底是在氧化性方面更突出，还是在还原性方面更显著。

其五，描绘灵神星表面的地形特征。

美国宇航局为达成这些目标，投入超 11 亿美元用以研制探测器，还规划了至少持续 8 年的探索行程。2017 年 1 月 5 日之时，灵神星探测计划以成本低、周期短、见效快的发现级项目被立项。然而探测器研制历程并不顺遂，发射计划再三延迟，成本也持续攀升，几近达到更高级的新疆界级项目预算。

根据最新推算得出的结果来看，探测器会在2024年的时候飞越火星，在2026年之前巡航进而进入小行星带。紧接着，探测器要耗费大概3年的时间去调整航线，到2029年左右抵达灵神星轨道，其总航程大约是40亿千米。随后，预计探测器会于2029～2031年期间环绕灵神星飞行，展开为期大概26个月的科学测绘以及研究。

灵神星被大家戏称为“黄金星球”

当中，存在着一个观测阶段，这个观测阶段至少会持续 2 年，而此观测阶段又能够进一步划分成 4 个轨道阶段，并且这 4 个轨道阶段的轨道高度是渐渐地降低的。

A轨被称作特征轨道段，其高度为709千米，倾角是90度，周期有32.6小时，主要目标在于初步探测灵神星的磁场、地形及地貌。

名为地形轨道段的 B 轨，其高度是 303 千米，倾角为 90 度，周期为 11.6 小时，主要目标在于详细探测灵神星的磁场以及地形地貌，并进一步 被分为 B1 轨和 B2 轨。

C轨被称作重力科学轨道段，其高度为190千米，倾角是90度，周期为7.2小时，它的主要目标在于探测灵神星的重力场以及场。

被称作元素成分制图轨道段的 D 轨，其高度为 75 千米，倾角是 160 度，周期时长为 3.6 小时，而主要目标便是探测灵神星表面化学元素成分。

很明显，探测器若要将这段行程予以完成，必定会遭遇诸多挑战，首先极有可能碰到的是动力以及能源供给的长期维持难题，以此保证在8年时间里持续正常开展工作。其次是在遥远旅程当中的通信问题，毕竟探测器得在超远距离的情况下与地球保持可靠的高质量通信，能够高效且准确地传输数据。另外，灵神星那奇特的结构以及近似土豆的形状所引发的适应性问题同样不可被忽视，这关乎探测器能不能安全地靠近灵神星并收集科学数据。

探测器的先进技术与设备

先进设备颇有亮点

探测器配备了各类先进设备，目的在于确保能够完成在恶劣环境下的长期任务，努力争取去战胜旅途之中的“九九八十一难”。

整体而言来看，探测器主要是靠着太阳能电推进系统、飞行计算机、传感器以及飞行激光收发器等所构成的，这里面存在不少创新的地方。

首先是主体架构，它是探测器尺寸最大的部分，也就是太阳能电推进系统，它主要是由2个太阳能电池阵列、系统底盘、推进剂贮箱等构成一部分。其中，有十字形太阳能电池阵列，它是由5块面板构成的，展开以后，长24.76米，宽7.34米，其大小相当于一个网球场，创下了美国宇航局喷气推进实验室有史以来所部署的太阳能电池阵列的最大记录。

一方面，巨大的电池阵列主要用于满足探测器电力需求，此需求源于远离太阳的深空里的低光环境，另一方面，它既要维持科学仪器设备运行，又得驱动电推进装置用来支持探测器“长途跋涉”。值得注意的是，“超高效太阳能电推进系统”属于该探测器应用的创新技术之一，核心装备乃是霍尔效应推进器，而本次探测灵神星之旅还是航天器在地月空间之外的宇宙空间运用霍尔效应推进器的“首秀”。

接下来，有必要去了解探测器名为飞行计算机的“大脑”。灵神星的形状极为奇特，科学家据此推测，它极有可能拥有十分不规则的重力场，所以在设计探测器时，必须在导航以及控制领域投入更多精力，以此确保其能安全地在距离灵神星较远的轨道上运行，与此同时精确测量灵神星的引力场。然后，借助建模并实时改进引力场模型的方式，形成控制策略，进而推动探测器的运行轨道不断调整，逐步靠近灵神星。

探测器展开太阳翼示意图

探测器发射前进行紧张测试

霍尔推进器

深空激光通信装置特写

处于这个进程当中，飞行计算机所运用的制导软件、导航软件以及控制软件，会起到极为关键的效用。

它会助力探测器的天线精准地朝向地球，借此传输数据，接收来自任务控制系统的指令。这般软件不但于控制探测器飞行方向之际颇为关键，更是太阳能电推进系统发挥效能不可或缺的。

接着，探测器的“眼睛”以及“触手”会承担重要任务。它们是各类传感器，涵盖磁力仪、多光谱成像仪、伽马射线和中子光谱仪。这里面，磁力仪用来测量灵神星的磁场。 多光谱成像仪用来获取灵神星表面具备足够高分辨率的图像，辅助辨别灵神星表面的金属、硅酸盐等物质成分，进而搜集地质地形等数据。伽马射线和中子光谱仪是识别灵神星表面化学元素的主要力量，所得到的数据会助力绘制灵神星物质构成图。除此之外，还有微波无线电通信系统，能用来对灵神星的重力场进行高精度测量，进而收集和其内部结构相关的线索。

最终，探测器的“口”跟“耳”格外关键，其学名是飞行激光收发器，它和地面激光接收器一同组建成了深空激光通信系统，有希望把深空探测任务的信息传输效率按照几何倍数予以提高。

科技成果与未来展望

科技成果令人期待

不难从设备构成上发现，灵神星探测器承担着重任，实用化验证多项航天新技术的。

比如说，霍尔推进器于磁场里“捕获”活跃电子之后，凭借电子充分电离推进剂，进而获取高效动力。通常来讲，这般推进器相较于同等推力的化学推进器会耗费更少的推进剂，并且与现有电推进技术里常用的离子推进器相比，其设计更为简单。能够这么讲，基于霍尔推进器而言，科学家以及工程师有希望研制出更轻小、更经济的航天器，以此满足长期深空探索任务的需求。

深空激光通信技术借助应用近红外波长的光子来对数据进行编码，肩负起在深空探测器与地球之间实现高效通信的担子，据相关测算，相较于当下同等大小以及功率的无线电通信系统，激光通信系统有希望让航天飞行任务的数据传输速率提升 10 至 100 倍，进而使探测器具备向地球传输更高分辨率图像、更大容量科学数据的可能性，明显提高深空通信的水准。

美国宇航局有着这样的计划，那就是借助本次探测灵神星的旅程来对该技术加以验证，主要试验会在探测器巡航阶段的前期开展进行。等到那个时候，探测器发送回数据是依靠深空激光通信来达成的，美国加州理工学院帕洛玛山天文台的5.1米口径海尔望远镜承担着接收的任务，这种情况持续大概1年的时间。就在近日，该试验已经取得了成果。

2014年时，美国宇航局曾借助激光把高清视频从国际空间站传回到地面，在不存在大气层折射散射干扰的深空环境里，激光通信无疑会展现出更突出的优势。灵神星探测器是美国宇航局有史以来最远的高带宽激光通信测试，它有可能推动航天通信技术革命，加快应用于下一个任务前沿——深空。

灵神星探测计划碰到了好多技术方面的困难，还有管理上的问题，致使它一次又一次地被延误，然而美国宇航局对于探索灵神星的那份执着并没有动摇，其原因当然不只是对灵神星上稀有金属资源的渴望。

更多精彩文章请关注=>金色港湾资讯网 www.fzjsgw.com