美国科学家:这项任务将会改写教科书,可在太阳系运行千年

美国科学家:这项任务将会改写教科书,可在太阳系运行千年

解密美国小行星探测任务,如此复杂的轨道超乎你的想象吗?

文/外星人

世界上对小行星如此专注的,也只有美国人了,依靠着其强大的经济实力和科研基础,对于太空的探索也是从未止步。虽然我国近期发射的嫦娥四号探月飞船,即将登陆月球背面,完成人类历史上首次登陆月背的壮举,但从客观上来说,我国的航天技术起步较晚,和一些先进国家相比还有差距。那么世界上最先进航空项目究竟有多么复杂?今天我们就来看看美国计划于2021年开展的项目Lucy(露西)任务。

Lucy任务任务流程简图

在科幻小说中,探险家可以跳进未来宇宙飞船,并在眨眼间穿过银河系的一半。然而,这是为了保证现实能够完成任务成功所需的复杂技术还没有实现。在2021年美国航天局将开展Lucy(幸运号)任务,任务中的探测器将在12年以内到达上图所示的每一个地点,没错,是每一个地点。任务简图的最中心是我们的太阳,蓝色的标识代表了地球,探测器将从地球轨道开始,环绕地球两圈,因为第二次环绕太阳需要利用惯性达到较高的速度,轨道看起来很像一个鸭蛋。

木星和两群特洛伊木马(绿色)的运动

探测器的第一个目标是位于银河系边缘的特洛伊木马云,这是几乎与太阳一样古老的岩石群体,访问这些小行星可能有助于解开早期太阳系的秘密。露西将在2025年遇到一个主带小行星,它将在遇到2027年至2028年的前四个特洛伊目标之前进行其仪器的测试。在2033年,露西将结束其使命,研究两个特洛伊木马相互绕行的二元系统。让航天器到达这么远的地方是一项巨大的挑战。这其中最重要的困难就是精准的导航。

我国太空定位系统

太阳系处于不断的运动状态,重力将始终拉近露西,特别是它要到达的特洛伊木马云。虽然在美国宇航局以前的小行星探测飞行任务已飞过甚至围绕过多个目标进行观测取样,但没有一个像露西一样,单个探测器到达这么多位置,观测如此多的星体。露西采用的导航系统类似于嫦娥四号使用的空间定位系统,它是使用航天器载摄像头获取的太阳和地球的相对位置来确定露西相对于目标的位置。

两群特洛伊木马的移动

通过使用从太空船到地球的通信链路,露西团队获得有关航天器位置、方向和速度的信息。航天器拍照并将它们发送到地球,软件根据恒星和目标的位置确定拍摄照片的位置。轨道确定团队使用这些数据以及来自通信链路的数据来解决航天器的位置以及相对于特洛伊木马的位置。然后,利用轨迹校正机动,让露西走上正轨。虽然利用这些技术可以让其朝向目标进行精准的导航,但与航天器的通信有时也会在短时间内丢失。例如,当太阳进入地球跟踪站和航天器之间时,信号会通过太阳能等离子体而降级。但失去联系并不是灾难性的,在地面,科学家们对航天器轨迹进行了高保真预测,这些预测很容易在导致通信损失的事件结束时恢复跟踪航天器。

Lucy(露西)任务团队部分成员合影

而露西在任务完成后将采取什么样的路线,那时已经距今已近15年?来自美国的露西团队表示,已经给飞船提供了数千年的明确路径,早在露西改写了我们的教科书之后很久,其依旧能够根据正确的轨道来进行飞行。不得不说,这种创造并改变历史的雄心壮志,是目前大多数中国的年轻人所缺少的。

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