日本航天2010年半年大事记–管窥日本航天实力

日本航天实力不容小视,在个别方面具有世界领先的实力。

1.卫星定位系统

日本版GPS卫星系统之称的“准天顶卫星系统”预计于2010年七八月份开始部署卫星,届时发射的该系统首颗卫星 被命名为“指路”号。
“准天顶卫星系统”至少由3颗卫星组成,这些卫星在距地面约3.6万公里的圆形轨道上以每天1周的速度运行。与地球同步轨道卫星不同的是它们各自有不同的 轨道,并且这3条轨道都与地球赤道所在平面呈45度夹角,从日本本土来看始终有1颗卫星停留在靠近天空顶点的地方,所以日本称之为“准天顶卫星系统”。

2.日本计划于2020年前建月球无人探测基地

日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)正式宣布,计划于2020年之前建成月球无人探测基地,其中高度智能化的类人机器人将成为创造历史的开路先锋。这个位于月球南极附近的无人基地不仅将为 “未来的机器殖民者”提供工作、生活场所,还有可能成为人类历史上首个月球定居点的雏形。

在这项耗资22亿美元的“拓荒”计划中,JAXA提出于2015年将类人机器人送上月球表面,在2020年之前建成人类历史上首个无人探测基地并投 入运行。

这个位于南极附近的月球基地拥有居住区、能源生产厂以及天文台,将依靠太阳能供电系统维持运行,并为“未来的机器殖民者”提供工作、生活场所,更重 要的是,它很有可能成为人类历史上首个月球定居点的雏形。

具备自我修复功能的多任务型智能机器人将在其中扮演关键角色,这些重达660磅的大块头不仅装配了滚动式坦克履带、太阳能电池板、高清晰度照相机、 地震仪等各种尖端科学仪器,而且拥有一双与人类极为相似的手臂,可用于采集月球表面的岩石样本,并通过火箭发回地球。在接受地面人员遥控的同时,它们亦可 凭借特有的机器人智能自行决策,从而实现“月球特区”的高度自治。

据JAXA局长太刀川奎二雄介绍,在计划初期投入运行的测量型机器人将成为创建无人月球基地的开路先锋。它们可以代替宇航员在特殊的月球环境下工 作,完成操作望远镜、探矿和采矿等各项任务。

建立月球基地是日本“空间探测局2025远景”20年计划的一部分,它使得世界各国的“奔月”之争趋于白热化。中印的登月时间表几乎与日本步骤一 致;欧洲的“极光”计划则是以月球为跳板实施载人火星探测;俄罗斯亦曾于2007年提出30年航天计划,于2027年至2032年间在月球上建立常驻考察 基地。

即使日本的宏伟蓝图到了2020年仍停留在空想阶 段,由此催生的机器人创新技术也足以带来巨大惊喜。

3. 金星探测

2010年5月21日6时58分(北京时间5时58分),日本H2A火箭搭载日本首个金星探测器“晓”号在鹿儿岛县种子岛宇宙中心发射升空。

“晓”号将飞行约5.2亿公里,在12月上旬到达环绕金星的长椭圆形轨道。它将利用多种波长观测仪器,在轨道上对金星进行为期两年的观测,探询金星大气的谜团,以期弄清这颗地球的姊妹星如何成为一个灼热的星球。

“晓”号探测器由宇宙航空研究开发机构和三菱重工业公司联合研制,包括发射费用在内,整个研制开发共花费约252亿日元(约合2.8亿美元)。

世界首个“太空帆船”,即小型太阳能帆实证机“伊卡洛斯”号是此次搭载H2A火箭升空的5颗小型卫星之一。在飞往金星的半年“航行”期间内,它将不使用燃料,依靠太阳帆来验证飞行技术。

“伊卡洛斯”号呈高0.8米、直径1.6米的圆筒状,重约300公斤。它的帆由聚酰亚胺树脂制成,长、宽各约14米,厚约7.5微米,相当于头发丝直径的十分之一左右。发射时,帆折叠收藏于圆筒形机体外侧。帆展开后,太阳光子将使帆承受约0.2克的压力。虽然这仅相当于1日元硬币五分之一的力,但是在没有重力和空气阻力的宇宙空间,会在没有任何损耗的情况下被积累起来,使太阳帆没有燃料也可以加速、控制轨道和改变行进方向。帆的局部还安装有薄型太阳能电池,进行发电实验。

数周后,太阳帆能否顺利展开是成功与否的关键。由于帆非常轻且没有支柱,因此将通过旋转机体,释放出安装在四角的坠子,利用离心力,使帆展开成正方形。在到达金星附近的约半年时间里,“伊卡洛斯”号将完成验证实验,随后,它将飞过金星,继续飞向太阳附近。 其他4颗小型卫星是由日本的一些高校分别研制的,主要承担探测地球大气水蒸气等一些科研观测任务。

4.日本风筝形飞船成功起航 纯太阳能驱动

今年5月,日本发射了试验性的风筝形飞船“伊卡洛斯(Ikaros)”,伊卡洛斯能够利用太阳光进行加速。这项技术实现了太空旅行只需要有阳光 而不需要燃料的梦想。与海洋游艇靠风推动的原理类似,伊卡洛斯有一个方形极薄的14米乘以14米大小的灵活帆。这块帆的厚度还 不及人一根头发的厚度,帆体的一部分被装配上了薄膜太阳能电池用于发电。伊卡洛斯于5月18日从种子岛太空中心(Tanegashima Space Center)发射升空。太阳粒子的辐射推动力维持该航天器太空运行,这种航天器质地柔韧,表面材料十分纤薄,甚至厚度比头发直径还要细,其表面装配的薄膜太阳能电池板可产生电能,形成复合式的电能和动能综合体。

 

 

太空快艇是一种无需 燃料的太空飞行实例,只要存在着太阳光,便能驱动该航天器长时间航行。太空快艇所实现的有效电能和太阳粒子提供的动能,将确保能航行至遥远太空区域,有效 地探索太阳系。”

“伊 卡罗斯”太空快艇的研制花费了1600万美 元,是第一个使用太阳粒子作为驱动力的航天器。目前,日本宇宙航空研究开发机构计划通过改变角度来控制该航天器的飞行路径,当太阳光粒子照射在银色帆状表 面时可提供动能。

“伊 卡罗斯”太空快艇发射时是一个短圆柱状外形,发射至太空后将膨胀成14米长的帆状结构。这 个航天器之所以被命名为“伊卡罗斯”,源自希腊神话中一位飞行接近太阳却未抵达的天神,他最终落入海洋中。据悉,“行星-C”火箭携载太空快艇升空。

5.7年漫游太空  日本隼鸟号归巢‎

备受关注的日本“隼鸟”号小行星探测器2010年6月14日返回地球,降落在澳大利亚沙漠地带。在结束长达7年太空之旅的同时,它将带回人类历史上首次直接从小行星表面采 集到的岩石样本。造价高达1.38亿美元的“隼鸟”号小行星探测器体积如一辆普通汽车,重约500公斤,2003年,“隼鸟”号探测器搭乘M-V型运载火箭发射 升空,朝目的地“丝川”小行星驶去。

“丝川”小行星是国际天文联合会小行星专业委员会认定的第25143号小行星,与地球直线距离约为3亿公里,表面崎岖 不平,外形就像个大马铃薯。这颗小行星是从太阳系形成初期就存在的天体中分裂出去的,已经有“数千万到数亿年的历史”,上面的原始沙石将为天文学家研究太 阳系形成和宇宙进化提供前所未有的重要信息。
科学家们期待着“隼鸟”号能从“丝川”小行星表面收集大块的岩石,但由于着陆后探测器通讯设备和样本搜集系统 运转不灵,目前还无法确定其是否完成了这项关键任务。不过,即使未能带回大块标本,这次行动也算得上取得成功,“隼鸟”号降落时激起的沙尘很可能已经进入 其收集装置,此前传回地球的数据也具有非常高的价值。

2003年5月 发射

2004年4月 地球借力飞行

2005年9月 到达“系川”小行星

2007年春天  离开“系川”小行星

2010年1月 返回地球

“隼鸟”号原本定于2005年12月返航,但由于故障错过了返回地球的最佳时间窗口,不得不在茫茫太空等待3年,直到2008年再踏上归途,在 今年6月13日深夜“到家”。
日本宇宙航空研究开发机构透露说,在13日晚上行驶到距离地面4万公里的高空时,“隼鸟”号探测器的主体母船与可能装有“丝川”小行星岩石的返 回舱分离。进入大气层后,母船将因为摩擦燃烧殆尽,而被由碳素纤维强化塑料构成的隔热外壳所包裹的返回舱将继续坠落。在距地面10公里处,已经逐渐融化的 隔热外壳将与返回舱脱离,返回舱此时会自动打开降落伞,最终降落到澳大利亚中部沙漠地带的伍默拉火箭试验场。
据悉,当返回舱进入大气层时其速度将达到每秒1.93公里,由于急速摩擦,它的表面温度最高将达到3000摄氏度,但是舱内将保持在50摄氏度 左右。一些来自不同国家的天文学家已经前往澳大利亚中部沙漠,观看“隼鸟”号回家时的壮观景象。美国航空航天局的专家表示,当隔热外壳融化时,返回舱将有 几次发出比金星还要明亮的光芒,简直就像颗“人造彗星”。
“隼鸟”号是人类历史上首个与小行星进行直接接触的航天器,也是首个从月球以外的天体降落和起飞的航天器。
返回舱在打开降落伞的同时也会启动机载无线电信标,向密切监视其运行轨迹的地面控制人员发出信号。直升机将利用夜间红外成像设备确定返回舱和外 壳的精确坠落地点。

“隼鸟”号成功采集小行星岩石样本,至少证明了日本在以下几方面的技术非同寻常:一,利用很少的燃料长时间在宇宙运行。从地球到达小行星丝川,其间“隼鸟”号绕太阳两周,飞行长达20亿公里,日本利用耗能低的离子引擎,电离氙气喷射提供动力,实现了长距离运行;二,发射以后通过地球重力改变探测器的方向,并成功加速;三,准确定位技术。小行星丝川距离地球2.9亿公里,它本身长约540米,宽约270米,约12小时自转一周,每秒以30公里的速度绕太阳运行,探测器到达小行星的精确度类似于从东京击落巴西的苍蝇;四,遥控技术。电波到达“隼鸟”号单程需要16分钟,“隼鸟”号必须根据事先设定的各种着陆程序自行判断,这与日本的机器人技术发达密切相关。
从小行星丝川地面采集岩石样本之所以备受关注,一是因为有望探明落在地球上的陨石和小行星的关系。陨石被认为是小行星的碎片,受地球引力的影响落在地表,通过陨石和小行星岩石样本的比较分析,可验明陨石的“母体”。二是有望揭示太阳系形成之谜。小行星约在45亿年前与太阳同时诞生,而后小行星之间在相互撞击的同时,表面会受飞来的太阳高能粒子袭击。通过研究小行星岩石样本光的反射,和通过望远镜看到的小行星光线进行比较,会增加人类对小行星表面的进一步了解。分析小行星表面岩石结构,可以了解太阳系曾遭受怎样的风化,捕捉太阳系早期的信息。三是有望探明在宇宙中漂浮的微小尘埃,专家认为尘埃可能含有与地球生命起源有关的有机物。小行星岩石可能残留有远古尘埃,岩石中含有什么样的有机物令人关注。

“隼鸟”号成功采集岩石样本对整个日本宇航业是一个鼓舞。日本1955年发射第一枚小型火箭,1970年发射第一颗人造卫星,以后在发射天文卫星和彗星探测器方面卓有建树。然而,最近几年来屡遭挫折,比如火星探测器“希望”号因没有进入火星运行轨道成为太空垃圾,火箭发射几度失败等,此次 “隼鸟”号成功采集小行星岩石样本,无疑给日本宇航业注射了一针强心剂。只是,归途路漫漫,“隼鸟”号能否平安飞回地球,人们拭目以待。
不过这一重达430公斤的探测器却遭遇过一系列挫败。在小行星上着陆后,“隼鸟”号并没有按计划启动推进设备,以采集“系川”小行星表面上的样本。在七年的太空旅程中,它还遭遇过燃料泄漏、断电和通信故障等。其离子引擎也遭遇过多次故障,不过日本宇宙开发机构设法修复了一些系统,并且指令“隼鸟”号绕行了很长的距离,以使其能顺利返回地球。


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作者: itofly

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《日本航天2010年半年大事记–管窥日本航天实力》有1个想法

  1. 日本的第一课卫星比中国的东方红一号只早了几天,但现在的差距就大了。

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