NASA痛失良將！又一位深空英雄，永遠離開了我們

原標題：NASA痛失良將！又一位深空英雄，永遠離開了我們

作者：鸑鷟鵷鶵

編輯：Yuki

生老病死，不僅僅是人類的話題，也是宇宙中永恆的話題。

人類向太空發射的探測器們也要面對自己的宿命，待到他們壽終正寢時，可能會像「卡西尼」（Cassini）號在土星大氣層絢爛的隕落；或是像「信使號」（MESSANGER）那樣在水星地表製造了一個新的撞擊坑，安眠其中；再或是像「先驅者10號/11號」（Pioneer 10/11）那樣寂靜地漂泊於天際。

這一次，一個名為「黎明號」（Dawn）的小行星探測器和我們永別了，它的燃料已全部耗盡，於2018年11月1日被宣告正式退役。

作為唯一一顆同時環繞過兩顆地外天體的探測器，它仍將繼續陪伴它的第二任「伴侶」——神谷星，度過數十年乃至更久的時光。

「黎明號」和他最後一位伴侶——穀神星|NASA

（因寄所託）

時間回到11年前，在2000年，NASA的「探索」（Discovery）計劃徵集2艘深空探測器，探索計劃的預算只有可憐的3億美元，相當於NASA當年財政預算的2.2%，是最廉價的深空探測計劃。但是，那一次報名的項目多達26個！

為了從26個項目中脫穎而出，黎明號小行星探測器選擇了當時很少有人涉及的區域——小行星帶。它的主要探測對象是小行星帶最大的兩顆天體——灶神星和穀神星。這兩顆天體佔了小行星帶45%的總質量，一顆很「濕」，蘊含著水冰，另一顆卻很「干」。究竟什麼樣條件的岩石行星才能保住生命之源的水，可能對於回答地球生命起源有關的問題有所幫助。

灶神星（左）、穀神星（中）和月球（右）的相對大小|NASA

黎明號小行星探測器，原本預計於2006年發射升空。

但很快，「探索」計劃卻遭遇了一系列意外，讓黎明號的啟程異常坎坷。

由於受到「彗核之旅」號失敗的影響，以及新的「探索」計劃項目總是超出預算，諸多因素下，「黎明號」探測器的項目進入了跌宕起伏的拉鋸戰：

2003年12月，黎明號探測器的項目被取消；

2004年2月，僅僅3個月後，項目又被重新啟動；

2005年10月，項目處於暫停狀態；

2006年1月，項目狀態被修改成「無限期推延」；

2006年3月2日，項目被再一次取消；

直到3月27日，NASA才宣布保留這個項目。

吃了定心丸的軌道科學公司在僅僅半年後，就完成了「黎明號」的製作和加工。

（一室之內）

為了讓黎明號能在太空中照顧好自己，眾多工作人員的傾注了大量心血，讓黎明號擁有了一個1.64m*1.27m*1.77m的精緻「小房間」。

探測器的基本框架則借鑒了軌道科學公司（Orbital）的第一款探測器「深空1號」，預計設計壽命10年，所有系統都有備份和自動錯誤檢測，當其中一套系統故障時，會自動切到另一套系統中。

探測器的核心是一個巨大的石墨複合材料圓罐和一個小罐，用於存放巨量的氙（425kg）和少量的肼（45.6kg）。

圍繞著這個圓罐，工程師們用鋁芯的石墨環氧樹脂面板搭建了內部的基礎框架，所有處於內部的子系統都安裝在框架上。

和絕大多數探測器不同的是，黎明號小行星探測器是NASA的第一艘用離子推進器取代常規化學推進器的深空探測器。因此，動力子系統是黎明號最特別的地方。

常規探測器使用化學能推進，這一推進方式推力大，但消耗也大，能持續的推進時間短，攜帶的燃料往往會受到限制。而離子推進這一方式的缺點是推力小，但卻可以穩定、長時間的推進，消耗的工質也不多，十分適合工作時間長，速度變化並不是很大的軌道，這正是黎明號探測器所具備的。

工程師們正在安裝其中的一台離子推進器|NASA

3台離子推進器，一台安裝於前方，一台位於後方，還有一台位於正下方。每台推進器的噴嘴直徑有33cm，長41cm，重8.9kg。

至於推力，推進器在3100s的高比衝下能提供92毫牛頓的推力，但離子推進器可以連續開機好幾個星期，累積產生的速度變化足以滿足需要。實際的推力在19毫牛頓到92毫牛頓之間，並且分了112個檔位，可以說做的非常細緻了。

為了深入了解小行星，黎明號一共攜帶了3款儀器：可見光與紅外光譜儀VIR、相機FC和γ射線及中子探測儀GRaND。而由於經費原因，原本計劃攜帶的磁力計和激光高度計並沒有成行，令人惋惜。

裝備配齊，接下來就是各種環境試驗和性能測試以及等待發射了。

建造中的「黎明號」|NASA

2007年4月，黎明號抵達發射場，並計劃於6月發射。可能是黎明號「脾氣太倔」，發射前的準備仍然是一波三折：

先是由於運輸配送不及時，黎明號推遲了10天；

再由於發射場起重機壞了，助推火箭無法按時安裝，於是又推遲了7天；

一把扳手不幸砸壞了黎明號太陽能帆板的一小塊，發射再次推遲；

天氣因素造成推遲第一次；

由於這次發射太耽誤時間了，8月讓位於發射窗口更緊張的「鳳凰號」火星探測器，發射推遲到了9月；

天氣因素造成推遲第二次；

最終的發射時間定在了2007年9月27日。這一天，德爾塔II型火箭將黎明號送上了太空。

攜帶「黎明號」進入太空的德爾塔II型火箭|NASA

（俯仰一世）

和所有節約成本的探測器一樣，黎明號並沒有徑直奔向探測目標，而是選擇了更省力省錢，卻需要更多的耐心、更遠的距離和更漫長的時間的軌道——霍曼轉移軌道。

當然了，地球和小行星帶之間還有火星，這個加速的機會不能浪費。

於是，「黎明號」探測器的旅程可以被描繪成多段霍曼轉移軌道和一段火星引力彈弓加速：

地球-火星霍曼轉移軌道

↓

火星引力彈弓加速

（2009年2月17日）

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火星-灶神星霍曼轉移軌道

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灶神星捕獲及環繞軌道

（2011年7月16日~2012年9月5日）

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灶神星-穀神星霍曼轉移軌道

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穀神星環繞軌道

（2015年3月6日~至今）

「黎明號」軌道示意圖，作者漢化|NASA

黎明號首先經過的是火星。2009年2月17日，「黎明號」從距離火星549km的高度擦肩而過，這個距離大約相當於從深圳到廈門。這次火星飛掠也是檢測探測器上儀器的好機會，不過由於軟體錯誤，直到飛掠後兩天，探測器才從安全模式恢復過來，匆匆地看了火星幾眼，就踏上了下一程的旅行。

每一段霍曼轉移軌道都意味著漫長的等待，但等在前方的，就是人類未知的世界了，每一段旅程都充滿新的驚喜。

2011年5月3日，黎明號在120萬千米之外看到了灶神星，這片未知的廣闊世界從此被揭開。

（欣於所遇）

2011年7月16日，是黎明號投入灶神星懷抱的第一天，由於被灶神星俘獲芳心，專註於擺POSE，天線都沒有朝向地球，完全「忘了」要和地球聯繫這檔事。直到一天後，「黎明號」才緩過神來，向地球報了聲「洞房花燭夜」的喜訊。

「黎明號」繞飛灶神星的軌道gif|wiki

這是人類第一次近距離看到灶神星——小行星帶第二大的天體。由於在2006年，國際天文聯合會IAU定義了矮行星，穀神星和冥王星一升一降，都成為了矮行星，因此灶神星成為這裡最大的一顆小行星。

2011年12月8日， 「黎明號」開始和灶神星親密相處，最近的距離只有210千米。在這個距離上，灶神星的「黑斑」（黑點）和「皺紋」（裂縫）都清晰可見。

在科學家們看來，這些裂縫溝壑可能是被液態水侵蝕的結果。灶神星，可能是太陽系形成岩石行星的過程中唯一剩下的大型小行星了，剩餘的同類大多通過碰撞，形成了如今內太陽系的大行星（水星、金星、地球、火星）。

2012年8月26日，是地球指派黎明號於灶神星「分手」的日期。黎明號可能有些依依不捨，於是上演了一場動量輪故障的戲份，成功的將告別的日子推遲了10天。

而且，「黎明號」在路上明顯不配合。撇開陸陸續續出現故障的動量輪不說，2014年9月，「黎明號」又壞了一個離子推進器，地面的工程師們不得不緊急更新轉移軌道。由於離子發動機的推力很低，因此任何調整也需要慢慢實現，即一定要和黎明號「磨性子」。

除了性子慢，黎明號的脾氣也是夠犟了，自打人們硬生生的拆散了「黎明號」和灶神星，它就開始不願和人們交流。在離子推進器壞了之後，高增益天線就沒怎麼對準過地球，僅依靠低增益天線來維持隻言片語的聯繫。

2014年12月1日，黎明號拍到了穀神星的第一張照片，不過直到2015年1月29日，黎明號才拍到了比哈勃太空望遠鏡更清晰的圖像。

而由於黎明號已經陸續壞了兩個動量輪，都不怎麼正眼「看」穀神星了。地球上的工程師們自然很著急，他們重啟了黎明號的計算機，增加肼推進器調整探測器姿態的作用，這才逐漸把黎明號的哄好了一點。

2015年3月6日，黎明號在61000km遠的地方被穀神星俘獲，這是人類藉助探測器第一次造訪一顆矮行星。僅三個月後，「新視野號」就實現了第二次——飛掠冥王星。

「黎明號」繞飛穀神星的軌道gif|wiki

接下來，「黎明號」也像一步一步走近灶神星那樣，一步一步環繞著貼近穀神星，從13 500km，到4 430km，到1 480km的高程地圖測繪高度，以及最近的375km低程地圖測繪高度，這個高度要低於穀神星的半徑。

就這樣，漸漸的，「黎明號」和穀神星相依相隨。

（老之將至）

2016年6月30日，黎明號圓滿完成了穀神星的探測任務，開始了返聘生活。

有人說，讓黎明號去2號小行星智神星如何？不了，智神星的軌道傾角太大，路不好走，黎明號「腿腳」不太方便；

又有人說，去145號小行星導神星如何？根據計算，到導神星的時間要到2019年5月，科學價值可能也不太高。

NASA的科學家們最終覺得，黎明號畢竟年事已高，還是讓它繼續長期陪伴穀神星吧。

到了2017年的6月30日，黎明號返聘期滿一周年了，這時的黎明號收到了返聘的續約，繼續發揮餘熱。

「黎明號」離子推進器關閉 gif |NASA

2018年6月29日，地面工作人員遙控關閉了黎明號的離子推進器，這一次，是永遠的關閉了。從2007年10月6日離子推進器啟動，已經接近11個年頭，其中離子推進器一共運行了5.87年。

黎明號是真的老了。

然而，在「手腳」已經停工之後，黎明號繼續用「眼睛」來觀測穀神星，用「嘴」和「耳朵」和地球聯絡，繼續堅持對穀神星長期信息的收集。

在離子發動機關機之後4個月，用於調整姿態的肼燃料消耗殆盡，它再也不能擺POSE了。

為了保護黎明號和穀神星，工程師們為其設計了最終的軌道，確保至少在未來20年內，黎明號不會撞向穀神星。

在這個軌道上，黎明號將安享晚年，直到寂靜之後，也還陪伴的穀神星周圍，那裡，是它最終的歸宿。

作者名片

題圖來源：NASA

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