一文读懂SpaceX“行星猎人”发射任务:寻找太空生命迹象

阅读  ·  发布日期 2018-04-19  ·  金人网络

北京时间4月19日,SpaceX“猎鹰9号”火箭发射,成功将被誉为“行星猎人”的NASA TESS“太空望远镜”送入太空。

TESS被誉为“行星猎人”,体积小巧,但功能强大。

它机身宽1.5米,安装了4个灵敏的摄像头,以探测行星穿过恒星时所产生的亮度变化,能比开普勒太空望远镜发现更多的行星。TESS的观测范围将被设定在距地球200光年的空间内,对约20万颗恒星进行观察。

“行星猎人”发射任务

一文读懂SpaceX“行星猎人”发射任务:寻找太空生命迹象

此次发射将在美国佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地SLC-40发射台进行,搭乘SpaceX公司的“猎鹰9号”火箭。

TESS也是SpaceX发射的首个NASA宇宙飞船,旨在帮助人类更加深入地洞察宇宙。在此次发射中,SpaceX的主要任务就是把TESS送入太空。分离之后,猎鹰9号火箭第一节降落到停泊在大西洋的“我依然爱着你(Of Course I Still Love You)”号遥控船上。

对于NASA而言,发射TESS的主要任务就是搜索太空中那些离我们最近最亮的行星,最终为未来的太空望远镜尝试找到太空的其它生命迹象奠定基础。

TESS将专注于距离我们不超过300光年的恒星,比开普勒望远镜的观测目标明亮30到100倍。由于这些目标恒星足够明亮,科学家将有能力使用光谱学来测定行星的质量、密度和大气成分。大气中是否存在水和其他关键分子,将向我们揭示行星是否适宜生命生存。

总体而言,对SpaceX来说,此次发射任务就是帮助NASA发射旨在搜索外太空、甚至是外太空的生物的TESS卫星。

什么是“TESS”?

一文读懂SpaceX“行星猎人”发射任务:寻找太空生命迹象

(一)定义

这颗卫星名全称为“凌日系外行星勘测卫星(TESS的全称是Transiting Exoplanet Survey Satellite)”,按英文缩写简称为“苔丝”(TESS)。TESS的主要使命就是在今后两年内“扫描”超过20万颗太阳系外离地球“最近、最亮”的恒星,确认是否有行星围绕它们公转。TESS卫星质量约为350公斤,体积小巧,但功能强大,宽约1.5米。

TESS的绰号为“行星猎人”,造价3.37亿美元,是开普勒宇宙飞船的继任者。在过去的八年时间中,开普勒宇宙飞船一直在尽可能多地搜寻太阳系外行星。NASA预计,TESS会发现2万颗系外行星,其中500颗以上“与地球一般大小”。TESS将使用其四台广角相机扫描太空,探测范围是开普勒宇宙飞船的400倍,将专注于近地距离内的行星搜索。

TESS由麻省理工学院和美国宇航局的戈达德太空飞行中心共同管理。

(二)工作原理

TESS卫星配置了4个广角摄像头,每隔两分钟就会追踪约20万颗行星,从而发现展露迹象的行星。4台广角相机将为TESS提供一个覆盖全天85%的视场。在这片广阔的视野范围内,天空被划分成26块,TESS将逐一观测。第一年的观测将绘制南天的13块天区,第二年将绘制北天的13块天区。TESS和开普勒使用相同的系统来检测行星过境,或者在他们经过恒星前面时投下阴影。

(三)TESS任务的重要性

在过去30年的时间内,地球上以及在太空工作的宇航员通过开普勒望远镜之类的仪器,发现了4000颗左右的外星球,其中多数距离地球非常遥远。但如今,宇航员们认为,在我们生活的银河系中,行星的数量要超过恒星。TESS因此将尝试发现那些离我们地球最近的行星,为下一代望远镜(例如詹姆斯-韦伯太空望远镜等)发现新目标奠定基础,从而为帮助人类找到可居住星球、甚至是可移居星球提供重要线索。

(四)TESS的目的地

TESS将进入地球周围的高椭圆轨道,运行在一个被称为月球共振轨道P/2的特殊的轨道上,绕地球轨道周期为13.7天,时间正好是月球绕地周期的一半。TESS每隔13.7天就回到地球上方的67000英尺高空,并把数据传输给地面站。

SpaceX今年已执行的几次发射任务

一文读懂SpaceX“行星猎人”发射任务:寻找太空生命迹象

此次发射将是SpaceX今年执行的第八次发射任务,同时也是猎鹰9系列火箭的第53次发射任务。在此,我们先简要回顾一下SpaceX今年已执行的几次发射任务以及相关结果。

(一)第一次发射:失败

2018年1月8日,SpaceX利用猎鹰9号火箭帮助美国政府发射机密卫星,任务代号为祖玛(Zuma)。但祖玛在进入太空后与地下失去联系,并未按原计划进入近地轨道,使得SpaceX在2018年的首次火箭发射以任务失败而告终。对此SpaceX公司坚称,猎鹰9号火箭操作均准确无误,一切运转正常。至于为何没能把卫星祖玛放入轨道,他们表示运载的卫星具有机密性,不便发表评论。

(二)第二次发射:成功

2018年2月1日凌晨5点25分,SpaceX在佛罗里达州的卡纳维拉尔角,成功发射猎鹰9号火箭,并将GovSat-1卫星送上轨道。GovSat-1卫星是一颗商业通讯卫星,由卢森堡政府和卫星运营商SES共同合作,并委托SpaceX发射。

(三)三次发射:成功

2018年2月7日下午3时45分,猎鹰重型火箭在位于卡纳维拉尔角(Cape Canaveral)的肯尼迪航天中心LC-39A平台发射,按照既定轨道顺利升空。猎鹰重型火箭共有3枚一级火箭和27个引擎,发射时可产生约227万公斤的推力。其中,2个火箭助推器完成过2016年猎鹰火箭的发射任务。火箭上搭载着SpaceX公司旗下的一辆特斯拉红色敞篷跑车Roadster升空。车座上还放置着一个假人模型,作为演示。车内设有摄像头,供实时拍照,监控车辆情况。

(四)第四次发射:成功

2018年2月22日,SpaceX在加利福尼亚州范登堡空军基地成功地发射了一枚“猎鹰9号”火箭,将其两颗互联网实验卫星Microsat 2a和2b送入轨道。此次发射的“猎鹰9号”火箭除了搭载自家的两颗互联网实验卫星,还把西班牙客户Hisdesat公司的PAZ卫星送入轨道,该卫星是西班牙首颗雷达观测卫星。

(五)第五次发射:成功

2018年3月6日,SpaceX在佛罗里达州卡纳拉尔角空军基地成功地发射了一枚“猎鹰9号”火箭,将西班牙卫星电视运营商Hispasat的“30W-6 ”卫星成功送入轨道。这枚火箭原计划于2月25日发射,但SpaceX在之前的一天临时宣布推迟发射,原因是需要对火箭整流罩需要进行更多测试。此次发射携带的“30W-6 ”卫星将成为Hispasat的第十一颗在轨卫星(与5年前相比翻了一番),这些卫星总计可提供1250多套电视和广播节目。

(六)第六次发射:成功

北京时间3月30日晚,太平洋时间3月30日上午,太空探索技术公司SpaceX成功的在美国加州圣巴巴拉县范登堡空军基地发射了一枚猎鹰9号火箭,此次发射将10颗下一代铱星通信卫星送入了近地轨道。

(七)第七次发射:成功

美国当地时间4月2日,SpaceX成功将一枚载有约2.63吨(5800磅)物资的猎鹰9号火箭发射升空,这也是SpaceX为NASA执行的第14次商业物资补给服务。此次发射在美国佛罗里达州卡纳维拉尔角当地时间下午4点30分开始,火箭发射后顺利升空。

SpaceX今年还有哪些关键任务

一文读懂SpaceX“行星猎人”发射任务:寻找太空生命迹象

今年SpaceX计划执行大约30次发射任务,试图再次打破2017年18次任务创下的记录。从目前的情况进展来看,SpaceX每次发射火箭都在不断尝试新技术,追求新成果,因此每次发射都值得期待。以下就是今年SpaceX值得期待的几项关键任务。

(一)大概在5月4日,SpaceX还计划再次发射一枚“猎鹰9号”火箭

据称,SpaceX此次将首次利用改进版的Falcon 9 Block 5火箭,可能是帮助孟加拉国执行BANGABANDHU-1任务。

(二)猎鹰重型火箭正式发射

在经过多次推迟之后,猎鹰重型火箭有望于6月搭载少量的军用和民用卫星升空。如果事情进展顺利的话,这可能会创造新的世界纪录,比如最重的商业负载。6月的发射将会携带一些有趣的载荷。你可能还记得Lightsail,这艘太阳能飞船的原型曾在2015年试飞。而新版Lightsail将于今年发射,它由行星协会(Planetary Society)建造。比尔-奈(Bill Nye)是这个项目最直言不讳的倡导者之一。

(三)SpaceX或尝试第一次整流罩水上着陆

在猎鹰重型火箭试射后,马斯克曾在新闻发布会上暗示,SpaceX可能尝试第一次整流罩水上着陆。他说,SpaceX预计将在未来6个月内尝试,但问题是这不再是一种引导着陆,而是在降落过程中,整流罩倾向于漂移着陆。

马斯克表示:“整流罩回收已经被证明是非常困难的。你打开降落伞,下面是个庞然大物,它会干扰降落伞的气流。我猜在接下来的6个月,我们将会搞明白如何在水上回收整流罩。我们有特定船只回收整流罩,它就像巨人捕手的棒球手套。”那将是一艘“大驳船”,尽管还没有投入使用。在撞上水面之前回收降落的整流罩可能是另一个历史性壮举,它将进一步降低发射和回收的成本。

(四)卫星影像服务公司Spaceflight发射任务

SpaceX计划于今年7月26日或8月,利用猎鹰9号火箭帮助卫星影像服务公司Spaceflight发射SSO-A任务。此次发射场为范登堡空军基地。

(五)SpaceX今年计划的最后一个主要项目是新款龙飞船的载人飞行

马斯克在新闻发布会上说:“猎鹰9号和猎鹰重型Block 5之后,我们的所有精力将集中在载人飞船上。我们希望在今年年底之前能实现载人飞行,我想硬件将会准备就绪。”

商业载人航天任务是商业航天工业的下一个重要领域,SpaceX正与波音公司正进行激烈竞争,并希望获得利润丰厚的政府合同。但是,把真正的人类送上火箭(有时还会爆炸)并不是唯一的挑战,发射平台必须确保万无一失,任何可能导致失败的问题都需要解决。

据外媒的一些报道,SpaceX原计划于4月率先进行一次龙飞船无人搭载飞行测试,然后再于8月进行首次载人飞行测试。预计在今年12月,SpaceX将利用F9 B5火箭,在KSC LC-39A发射台发射龙二号飞船,搭载首位NASA宇航员,送入LEO (ISS)轨道,历时14天后将这位宇航员送入国际空间站。

与此同时,作为竞争对手的波音公司则计划于今年8月先进行无人搭载飞行测试,而载人飞行测试则安排在11月进行。

当然,SpaceX是否能在今年完成上述壮举还取决于很多因素,但随着该公司火箭发射技术的越来越成熟,我们对此感到非常乐观。