本报华盛顿1月19日电(记者 张孟军) 由于风力过大和电力中断等原因两度延迟发射的“新地平线”号冥王星探测器,于美国东部时间1月19日下午2点(北京时间20日凌晨3点),从佛州卡纳维拉角空军基地,利用“宇宙神-5”火箭发射升空。
“宇宙神-5”运载火箭控制中心称：“‘新地平线’号正在向我们太阳系的边缘进发。”
“新地平线”号升空43分钟后,探测器成功脱离第三级运载火箭,并以7.5万公里的时速前进,比加速的子弹速度还快10倍。该探测器是人类迄今为止、速度最快的太空飞行器。发射后9小时就能穿过月球轨道。而在1969年,“阿波罗-11”号飞船,花了3天才抵达月球。
“新地平线”号探测器使用的能源为钚-238,利用钚放射性同位素衰变产生的能量为探测器提供电力,其功率仅为200瓦。曾有人担心,如果探测器发生意外,会引发核泄漏。但美宇航局专家称,该探测器的燃料箱非常坚固,发生意外的可能性仅为一百四十万分之一。 <
预计“新地平线”号将于2015年飞抵冥王星。该探测器除了探索冥王星外,还将探索冥王星的主要卫星———冥卫一,以及另外两个新发现的卫星。“新地平线”号探测器还将飞向海王星以外的“柯伊伯带”,对该区域进行为期5年的探测。
由于“新地平线”号所携带的燃料不足以供其减速和进入冥王星轨道,因此在它仅与冥王星及其卫星擦肩而过,随后将继续前进、一去不返。
美宇航局局长格里芬今早说：“对我来说,这是极为迷人的一次发射。使我能在有生之年,有机会让科学家们近距离观测‘柯伊伯带’天体,并开始对那一空域进行观测研究。”
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航天器发射因何要等“发射窗口”
“新地平线”号探测器,17日因风力影响,18日因地面实验室断电,数度推迟,最终错过了当日的发射窗口。
其实,这种情况并非“新地平线”号独有,以往其他航天器也经常出现数次推迟发射的情形。
所谓发射窗口,也叫发射时机,是指满足预定飞行条件和任务要求,允许运载火箭发射航天器的时间范围。航天器发射中的发射窗口受到内外多种因素制约,是科学家精心推算出来的。而且,发射不同的航天器有不同的发射窗口。
发射窗口的时间范围大小叫做发射窗口的宽度。窗口宽度有宽有窄,宽的以小时计,甚至以天计算,窄的只有几十秒钟,甚至为零。一般分为年计窗口、月计窗口、日计窗口三种发射窗口。发射航天器通常要同时计算三种或两种发射窗口,但最终决定于日计窗口。
对运载火箭本身来说,没有太严格的发射窗口限制。但当运载火箭用来发射航天器时,就不能随时发射了。每个航天器承担的任务不同,航天器上安装的仪器,设备使用要求不同,它们对发射窗口提出了种种要求和限制条件,而这些要求有时又互相矛盾。因此,选择一个比较合适的发射窗口,需要综合考虑各方面的要求,主要包括：
保证航天器的太阳能电池帆板有足够电源。目前在卫星及载人飞船等航天器上,大多采用太阳能电池供电,当航天器进入轨道时,希望是在地球受到太阳照射的一面,这时太阳电池翼受到阳光的照射,可立即发电供航天器使用。
考虑航天器控制系统的地面目标光照条件和观察的不同要求。在运载火箭发射试验时,一般选在傍晚或黎明前来发射,因为那时太阳处在地平线,附近发射场区等场所天空比较暗淡,而火箭升空到一定高度后就能受到阳光照射,使反射阳光的箭体与背景天空形成较大的反差,从而使地面的光学跟踪测量仪器可以清晰地跟踪测量火箭的飞行轨迹,观察火箭飞行中的姿态和外形。不过,当发射照相侦察卫星、地球资源卫星和中轨道气象卫星时,要求卫星运行轨道下方的地面目标有很好的光照条件,以便于卫星上的可见光遥感器能很好的遥感地面的图像,一般就选择在白天发射卫星和探测器。
满足航天器飞行姿态测量的要求。航天器进入轨道后,需要利用航天器上的姿态测量设备(如红外地平仪、太阳敏感器等)测量航天器的飞行姿态,以便调姿并进入稳定的飞行姿态。而飞行姿态测量设备工作时,需要航天器、地球和太阳处在一个较好的相对位置,这时测量航天器的飞行姿态精度较高。
考虑航天器返回地面时的光照及气象条件的要求。返回式卫星、载人飞船从轨道返回地面时,一般都希望在白天,以便寻找落地后的航天器；同时希望气象条件较好、没有大风等恶劣天气,以便于降落伞打开。
另外,卫星轨道精度的要求和目标天体与地球相对位置的要求等,也要求精心选择发射窗口。例如,在向月球、行星和其他星体发射探测器时,必须在地球与被探测的目标天体处在一个有利的相对位置时来发射。不过,发射空间探测器时,发射窗口宽度一般都比较宽,有的能以天计算。
一旦由于运载火箭临时出现故障,或由于天气等其他原因,不能按时发射而错过了发射窗口时,则只能等待下一个发射窗口。有的航天器发射,一天之内不止一个窗口,有的只有等几天或更长时间再发射。(王俊鸣)
“新地平线”号为何要赶在2月2日前升空
虽然因为风力过大和实验室停电,人类第一个准备造访冥王星的“新地平线”号探测器两次推迟发射,但它还是赶上了自己预先选定的几个良辰吉日,终于在19日成功发射升空。
其实,在“新地平线”号的发射和飞行设计中,预先有两套路线方案。只不过,根据第一发射窗口的第一路线方案,“新地平线”号可以借力木星,在第一时间飞赴冥王星。
据美国宇航局介绍,2006年1月11日至2月2日期间,都将是“新地平线”号发射升空的良好时机,也就是所谓的第一发射窗口。这是科学家们综合考虑影响发射窗口的各种因素后,精心推算出来的“好日子”。它对“新地平线”号能否借力木星在第一时间飞赴冥王星至关重要。
如果“新地平线”号探测器能在此第一发射窗口发射升空,则探测器在太空飞行途中,就可以于当年接近木星,并借助于木星巨大引力场作用进行加速和轨道修正。届时,“新地平线”号将有望成为有史以来飞行速度最快的人造宇宙飞行器,预计其最早到达冥王星的时间将在2015年前后。
但是,如果“新地平线”号错过2月2日以前的第一发射窗口,美国宇航局将改用第二套飞行路线直飞冥王星,在此之后发射升空的“新地平线”号探测器。那样的话,“新地平线”号在其漫漫征程中将无法得到木星重力场的帮助,它最早到达冥王星的时间将推迟到2019年或2020年前后。
还有,确定把握“新地平线”号发射升空的好日子的另一个制约因素是冥王星本身具有的特殊性。由于冥王星的轨道呈椭圆形,冥王星目前正处于加速远离地球的阶段。椭圆形轨道使它在近日点和远日点温差很大。当冥王星靠近太阳时,上升的温度将使其表面大气“化冻”,因此难于观测它。因此必须要在其处于远日点的情况下,“拜访”这颗行星,美国宇航局也因此将“新地平线”号启程的日子定在2006年1月11日至2月2日期间。(王俊鸣)
