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金星特快車

金星特快車（英語：Venus Express，VEX），是歐洲方面的首次對金星探勘任務，名稱來源於定義、準備和發射該任務僅用了很短時間。主要承包商是法國土魯斯市的伊茲·阿斯特瑞姆公司。發射日期是2005年11月9日。發射器是歐洲/俄羅斯聯合公司斯塔瑞森（Starsem）製造的聯盟號飛船。發射質量1270千克，包括93千克軌道器有效載荷和570千克燃料。軌道器設備包括：金星監視照相機、空間電漿體和活性原子分析器等。宇宙飛船由位於德國達姆施塔特市的歐洲太空控制中心操縱。

金星特快車
在軌道上的金星特快車
任務類型金星軌道器
運營方歐洲太空總署
國際衛星標識符2005-045A
衛星目錄序號28901
網站www.esa.int/venus
任務時長計畫2年
實際:9年37天
太空飛行器屬性
製造方阿斯特里姆
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
運載火箭聯盟-FG/弗雷格特
發射場貝科奴太空發射場 31/6（英語：Baikonur Cosmodrome Site 31）
承包方斯達西姆（英語：Starsem）
任務結束
丟棄形式脫軌
最後通訊2015年1月18日 15:01:55 UTC [1]
離軌日期2015年 1月/2月
軌道參數
參照系金星
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，歐洲太空總署宣布，格林尼治時間8時07分，金星特快車完成減速過程，順利首次進入環金星橢圓形軌道。[4]

4月14日，歐洲太空總署公布了金星特快車傳回的首批金星圖像。這些金星南極地區的圖片是探測器4月12日在距離金星20萬公里的環金星橢圓形軌道上由「紫外線、可見光和近紅外線成像分光計」和「金星監測照相機」拍攝的。[5]

6月27日，歐洲太空總署宣布，科學家對金星特快車發回的數據進行分析後確認，金星南極上空大氣中存在著奇怪的雙漩渦。[6]

2014年11月可能沒有燃料而墜至金星，雖然曾於11月23日和11月30日嘗試提高軌道高度但都失敗了，2014年12月16日宣布任務結束。[7]

歷史

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，火星至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。

金星特快車的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從哈薩克斯坦的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，以便金星的重力可以捕獲它，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

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。它是由火星特快車的高解析度立體相機（HiRISE ）和羅塞塔號的光學、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的VMC（Visual Monitoring Camera）混淆，它是從那而發展出來的[18][19]。

磁強計

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

金星的氣候

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

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

 
維基新聞中的相關報導：European Venus probe launched successfully

金星特快車的重要事件包括：[來源請求]

  • 2005年8月3日：金星特快車在法國土魯斯的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

相關條目

參考資料

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 Scuka, Daniel. Venus Express: The Last Shout. European Space Agency. 23 January 2015 [26 January 2015]. （原始內容存檔於2015-01-26）. 
  2. ^ 2.0 2.1 Venturing into the upper atmosphere of Venus. European Space Agency. 11 November 2014 [23 November 2014]. （原始內容存檔於2015-12-16）. 
  3. ^ 3.0 3.1 Operational Orbit. European Space Agency. 14 December 2012 [23 November 2014]. （原始內容存檔於2015-12-15）. 
  4. ^ 歐洲「金星特快車」探測器入軌 網際網路檔案館的存檔，存檔日期2006-04-13. news.xinhuanet.com 2006-04-11 [2014-11-9]
  5. ^ 歐洲「金星特快車」探測器入軌後發回首批圖片 網際網路檔案館的存檔，存檔日期2014-11-11. news.xinhuanet.com 2006-04-15 [2014-11-9]
  6. ^ 金星南極上空大氣中發現雙漩渦結構 網際網路檔案館的存檔，存檔日期2007-12-02. news.xinhuanet.com 2006-06-28 [2014-11-9]
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  10. ^ Mission extensions approved for science missions. ESA. 16 October 2009 [2015-12-23]. （原始內容存檔於2013-05-02）. 
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  12. ^ ESA science missions continue in overtime. ESA. 20 June 2013 [2015-12-23]. （原始內容存檔於2013-12-19）. 
  13. ^ 13.0 13.1 13.2 Venus Express anomaly. SpaceDaily. 8 December 2014 [15 December 2014]. （原始內容存檔於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]. （原始內容存檔於2015-12-23）. 
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  20. ^ Atmospheric Dynamics of Venus and Earth (PDF). Lpi.usra.edu. [15 December 2014]. （原始內容存檔 (PDF)於2013-10-04）. 
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  22. ^ Successful Venus Express main engine test. ESA. 17 February 2006 [9 May 2006]. （原始內容存檔於2012-11-19）. 
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  24. ^ Various authors, Eric. European mission reports from Venus. Nature. November 2007, (450): 633–660. doi:10.1038/news.2007.297. 
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  26. ^ Venus Express Provides First Detection Of Hydroxyl In Atmosphere Of Venus. SpaceDaily. [15 December 2014]. （原始內容存檔於2015-12-24）. 
  27. ^ Carpenter, Jennifer. Venus springs ozone layer surprise. BBC News. 7 October 2011 [2015-12-23]. （原始內容存檔於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]. （原始內容存檔於2015-12-23）. 
  30. ^ Scuka, Daniel. Surfing an alien atmosphere. European Space Agency. 16 May 2014 [23 November 2014]. （原始內容存檔於2014-11-29）. 
  31. ^ Venus Express rises again. 11 July 2014 [14 April 2015]. （原始內容存檔於2015-12-24）. 

進階讀物

外部連結

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