深空1号探测器

深空一号是世界上第一艘由电脑导航，并由科幻家们设想的离子发动机推动，且能够独立思考。这种离子发动机是利用电子撞击氙气的原子而产生动力。比传统的火箭发动机省下十倍的燃料，推进效率更高，体积更小。 　这个重约一千磅、长2．5米的小型宇宙飞船，具有自动驾驶的功能，可以自行拍摄星际空间，并作出方位的判断。这艘宇宙飞船的命名是出自美国科幻片“星球大战”。科学家们花了30年时间才研制完成。美国于1994年提出“新盛世”计划，任务是确定开发和验证先进技术，以减少21世纪太空科学研究任务的成本，并确保先进技术的关键性能满足空间探测的要求。美国发射的深空1号是“新盛世”计划中的第一个探测器。

这艘飞船最引人注目的是它如何在宇宙中从一个区域到达另一个区域。具体说来，深空一号在由普通火箭发射升空以后，推动其穿越太空的发动机把电子射入氙气的原子中，把每个原子剥去一个电子，从而使原子带电——使其离子化。离子通过电场被加速，再由推进器以每小时10.46万公里的速度发射出来。尽管能达到这样的速度，但是粒子产生的推力极小，几乎只相当于一张纸的重量。但是，连续不断的推动能使深空一号的时速每天提高25至32 公里。科学家们说，按照这个速度增加，每3天就能提高97公里。如果连续300天增加推力，就能把时速提高到9700公里。深空一号将只携带82公斤氙气燃料，大约是常规宇宙飞船所需燃料的 1/10。推进器和其它设备所需的电力由一种新型太阳能电池板生产。电池板上带有720面镜片，把阳光聚集到太阳能电池中。它的导航系统也是一项创新技术。飞船通过扫描星体和小行星，将知道自己所在的确切位置，甚至有可能在飞往小行星的过程中自行完成机动动作。深空一号预定要在1992KD上空10公里飞过，还能把飞行高度降低到5公里。 　科学家们说，深空一号采用的离子推进和自行导航“如同让一辆汽车从洛杉矶自行驶往华盛顿，并到达预定地点。”如果不出问题，深空一号将有足够的燃料和导航能力于2001年1月飞往威尔逊—哈林彗星，并将于2001年晚些时候飞往博雷利彗星。

2001年9月22日，深空一号探测器从距波瑞利彗星仅仅2200千米处飞过，对其进行“观察、体验、感受”并成功地拍摄到了数十张波瑞利彗核的图片，这是迄今为止人类第二次领略到这种由星际尘埃和冰构成的神秘天体的内核部分。波瑞利彗星的彗发和彗尾部分的体积几乎与地球相等，但是它的彗核却仅有8千米长、4千米宽。该彗星轨道运行周期为7年，一周前，它进入了近日轨道。在22日的运行中，由于太阳的加热作用，它的状态显得尤为活跃，从彗核上“甩”出的物质将成为科学家研究彗星物质组成的重要线索。

美国航宇局的深空1号探测器7月28日从一颗小行星旁边飞过，从而完成了它的所有飞行目标。但由于　可见光相机位置不当，飞越过程中没有拍到该小行星的可见光照片。

此次飞越小行星之举进行得并不一帆风顺。离从最近点通过还差17个小时时，星上的飞行计算机由于软件中有一个变量超出范围而进行了重新引导，并开始等待地面指令。地面技术人员经过一番艰苦努力，才使星上灵敏的各种仪器重新启动。到与小行星相会前7.5个小时，正常指令程序才得以恢复。由于错过了预定的相会前12小时进行自主轨道修正机动的机会，技术人员只好又用3幅相会前18小时拍摄的导航图像重新设计在相会前6小时进行这一机动，并在发动机点火前4分钟把机动程序和指令送到了探测器上。

这次飞越的小行星原来的编号为1992KD，更名为9969号布雷尔。它的尺寸为1～5公里，处在一条与黄道面呈29度角的椭圆形运行轨道上，近日点为1.3个天文单位（1.98亿公里），远日点为3.4个天文单位。从红外成像装置拍到的图像看，布雷尔看上去与个头较大的灶神星小行星有些相像。灶神星的表面为玄武岩。科学家认为布雷尔有可能是从灶神星分裂出去的。飞越时深空1号和布雷尔与太阳的距离为1.995亿公里，两者的相对速度为15.5 公里/秒。为了这次相会，低推力离子发动机累计点火工作了1800多个小时，但仍留下了86%的推进剂，足以再使速度变化约4.6公里/秒。

深空1号利用自主导航系统并通过星上相机对布雷尔进行光学跟踪，并沿着距目标最近15公里的飞越路线飞行。布雷尔最先被探测到的时间是飞越前1.5天；由于它非常暗弱，星上软件无法识别，所以是在地面上对相机的图像进行分析后才找到它的。自主导航系统探测到目标的时间是飞越前18小时，比原定时间要晚，原因是布雷尔比预想的要暗弱，而星上相机又没有预想的那么灵敏。正常情况下，技术人员估计光学导航系统所能达到的相对于该小行星的轨道精度为3公里（1σ），但由于图片资料较少，实际精度可能没有达到这一水平。但据信实际精度仍比以往的所有探测器都高。

遥测数据表明自主导航系统最后一次探测到布雷尔的时间是飞越前75分钟。飞越前28分钟时由CMOS可见光相机拍摄的下一幅照片中就没有了布雷尔的身影。此后拍摄的23张可见光照片上也没有发现它。飞越后，深空1号用15分钟的时间进行了一次180度的复杂的转弯，以对布雷尔的背面进行拍照。

深空1号于2001年12月18日结束了它为期3年的使命。地面控制专家向这只宇宙飞船发出关闭它的离子发动机和其他系统的指令。 “深空1号”试验了10多项宇宙飞船的前沿技术，其中包括一个新型的离子发动机，并且在NASA推进实验室的控制下对一个小行星和一个彗星进行了拍照。“深空1号”的核心系统能够使它的太阳能电池板对准太阳，从而保持给电池充电，并且能够自动控制温度、监测自身系统的工作情况，在必要时可以采取一些纠错行动。“深空1号”的无线电发射机虽然关了，但是它的接收机仍然开着，在它的电池耗尽之前，NASA仍然可以再次同它进行联系，只是这种可能性很小。再过3～12个月，“深空1号”探测器上的肼燃料将会用完，这种燃料主要用来使它的太阳能电池板对准太阳。燃料耗完之后，“深空1号”将在太阳引力的作用下绕太阳旋转。