微米和纳米

微型纳米卫星舰队探测太阳系中的300颗小行星

当天文学家对小行星的研究越来越透彻,他们也越来越意识到这些小行星到底有多么不同。像16 Psyche这样的小行星是由镍和铁构成的大型金属体,而其它的小行星则是由岩石构成的。

有些小行星是和它的卫星及其行星环一起被发现。而有些冰质行星实模糊了彗星和小行星之间的界限。

为了真正了解小行星的本质,科学家们可能需要发起几十甚至几百个像罗塞塔号彗星探测器或新地平线号探测器那种规模的探测活动。

但也许不必这样。

微型纳米卫星舰队探测太阳系中的300颗小行星

1998 QE2号小行星及其卫星

芬兰气象研究所的一个研究团队近日宣布了使用微型卫星探测小行星带上的不同物质是最佳的探测方法。要探测300颗单独的小行星需要50颗微型卫星。这种方式将每一颗小行星的探测成本降低至数十万美金。

在拉脱维亚首都里加举行的欧洲行星科学会议(EPSC)上,本项目的科研人员展示了这些小卫星是如何飞出小行星带,收集单个的小行星数据,并将数据传回地球以供下载的。

这50颗卫星可以通过搭载装置同时发射,然后在太空中分开,它们也可以填满现有发射器的多余空间搭一趟顺风车。

准确的发射轨道并不重要,只要宇宙飞船可以飞出地球的保护性磁层,它们就可以借太阳风到达目的地。

在太空中,五公斤的宇宙飞船将部署一条长达20千米长的系链,从而利用太阳风的动力。太阳风这种粒子流会将粒子带离太阳,形成一股微小的推力。

这就是“电帆”。“电帆”的动力和太阳帆一样来自太阳的辐射能量,但与太阳帆捕捉光子的方式不同,电帆利用的是抵制质子的方式来推进远离太阳的星际旅行。

微型纳米卫星舰队探测太阳系中的300颗小行星

太阳风顶层静电快速传输系统的艺术性呈现

研究人员仍然在研究这是否是一种针对宇宙飞船的有效的推进系统。2015年,爱沙尼亚发射了一颗原型卫星,但它的机载发动机没能成功地放出长电线。

2017年6月,科学家发射了芬兰Aalto-1号卫星,并且计划在第二年进行电帆试验及其它相关实验。

科学家们甚至开始计划更为高级的太阳风顶层静电快速传输系统,通过在太空部署一个巨大的电气化网,这一传输系统可以在10-15年内达到100个天文单位。

在小行星探测任务中,每个微型卫星的电帆系统只会提供每秒一毫米的速度变化,但是在长达3.2年的航行中,它将推动航天器到达小行星带,并将其回到地球。

事实上,宇宙飞船将使用系链在小行星带内进行调度飞行,利用这一微小推力,宇宙飞船可以到达尽可能多的目标。每个卫星至少应该探测六到七个小行星,还可能找到更小的行星。

每个卫星上会装着一个孔径只有40毫米的望远镜。这是一个很小的探测范围,也是双筒望远镜一半的尺寸。然而,这种孔径狭窄的望远镜足够发现小行星表面的特征。从1000公里外观察,观察的精度可达到100米。

除了拍摄小行星的视觉图像,宇宙飞船还可以搭载红外光谱仪探测小行星的气象情况。

由于宇宙飞船非常狭小,它们不能搭载给地球发回数据的发射器。宇宙飞船会将所有的数据储存在记忆卡中,在靠近地球时,再将飞船上的数据一股脑倾倒出来传输给地球。

研究人员称,这种探测可能会花费6000万欧元(即7000万美金)。因此,每一颗小行星的探测成本下降至20万欧元(即24万美金)。

(狗格格校对)

蝌蚪五线谱编译sciencealert,转载请联系授权

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