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年度重磅深空發射任務将至,重型獵鷹将耗盡全箭實施行星際發射

年度重磅深空發射任務将至,重型獵鷹将耗盡全箭實施行星際發射

“重型獵鷹”首飛

根據最新計劃,在中原標準時間2024 年10月15日00:06(美東夏令時14日12:06),在美國肯尼迪航天中心LC-39A工位,“歐羅巴快船”木星探測器将由“重型獵鷹”運載火箭發射升空,探測器将首先進入行星際轉移軌道,最終将進入環木星大橢圓軌道。

耗資52億美元的重磅深空任務

年度重磅深空發射任務将至,重型獵鷹将耗盡全箭實施行星際發射

美國航空航天局(NASA)“歐羅巴快船”(Europa Clipper)任務将前往木星執行木星衛星 “歐羅巴”(Europa)(木衛二)的探測任務。該任務三個主要科學目标包括确定 “歐羅巴”冰殼的厚度及其與下方海洋的互相作用;研究其成分;描述其地質特征。該航天器将試圖确定“歐羅巴”冰殼下的海洋是否可能适合生命栖息。“歐羅巴快船”任務于2015年獲得準許,到任務結束時,任務耗資将達到約52億美元。

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“歐羅巴快船”(Europa Clipper)探測器

“歐羅巴快船”為大型木星探測器,由美國航天局(NASA)噴氣推進實驗室(JPL)與約翰斯·霍普金斯大學應用實體實驗室(APL)合作牽頭研制,美國航天局(NASA)行星任務計劃辦公室(Planetary Missions Program Office)負責執行“歐羅巴快船”任務的計劃管理。

“歐羅巴快船”太陽翼

“歐羅巴快船”探測器動力分系統配備24台發動機,通信分系統配備直徑3米高增益天線(HGA),電力分系統配備一對分别由5個太陽能電池闆組成的太陽翼。該探測器高度5米,太陽翼展開翼展超過30.5米,整器發射品質約6000 千克。“歐羅巴快船”是美國航天史上最大的行星探測器。

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“歐羅巴快船”(Europa Clipper)探測器

該探測器搭載了9台(套)科學儀器,分别為歐羅巴成像系統(EIS)、歐羅巴熱發射成像系統(E-THEMIS)、歐羅巴紫外光譜儀(Europa-UVS)、歐羅巴地圖成像光譜儀(MISE)、歐羅巴快船磁強計(ECM)、磁測深等離子體儀器(PIMS)、歐羅巴評估和探測雷達:海洋到近表面(REASON)、行星探測質譜儀(MASPEX)、表面粉塵分析儀(SUDA)。同時,還搭載了1套用于重力實驗的射頻硬體(Radio-frequency hardware)。

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根據任務時間線,“歐羅巴快船”計劃于2025年2月在500至1000千米的高度上飛越火星,然後于2026年12月在3200千米的高度上飛越地球,先後利用2顆行星的引力進行“引力助推”(gravity assists),以達到飛往木星所需的速度。“歐羅巴快船”計劃于2030年4月到達木星,整個轉移飛行過程耗時5.5年,飛行裡程将達到29億千米。

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“歐羅巴快船”計劃在周期21天的環繞木星的大橢圓軌道上運作。該探測器将在距離“歐羅巴”表面低至25千米的最低高度上飛越49次,每次都會飛越不同的位置,以掃描幾乎整個衛星。“歐羅巴快船”探測階段将持續4年時間,計劃在2034年9月以離軌撞擊木衛三表面結束任務。從發射升空到任務結束整個任務實施階段将持續長達10年時間。

探測器噸位過大,重型獵鷹需要耗盡全箭

本次任務載荷原計劃使用重型運載火箭太空發射系統(SLS)發射,後由于火箭研制出現大幅延期等原因而改用“重型獵鷹”發射。

“重型獵鷹”為大型低溫液體運載火箭,采用兩級半串并聯構型,起飛級芯一級和2枚芯一級子產品助推器并排捆綁(三芯并聯)。該箭高70米,芯級及芯級助推器直徑均為3.66米,起飛品質約1421噸,其标準地球同步轉移軌道(GTO)運力為26.7噸。本發“重型獵鷹”使用全新芯一級B1090.1,搭配2枚複用助推器B1064.6和B1065.6。由于本次發射任務動能需求較大,起飛級3枚芯一級子產品将全部耗盡。

年度重磅深空發射任務将至,重型獵鷹将耗盡全箭實施行星際發射

地球到木星的平均距離達到約7.7億千米,遠遠大于地球到火星的平均距離2.25億千米,“重型獵鷹”運力不足以将重達6噸的探測器直接送往地木轉移軌道,隻能将探測器送入繞行火星的行星際轉移軌道。

本次發射任務将是“重型獵鷹”運載火箭第11次發射和第3次深空發射,也是“重型獵鷹”火箭品質最大的一次深空發射任務。

作者:木蘭星舟