第24章 歐洲月球探測器“智慧1號”飛往月球所花的時間(1 / 1)

2003年9月28日,歐洲航天局發射了一艘有史以來飛行速度最慢的月球探測飛船,名為“智慧1號”。經過漫長的約13個月的飛行,直到2004年11月15日才終於到達預定環月球軌道。

對於距地球隻有38萬km的月球來說,這一飛行速度實在是太慢了。當年美國“阿波羅號”載人飛船隻用了102個小時就走完了這段路程。即使是遠在6000萬km之外的火星,飛船也隻需要8個多月就可以到達目的地。跟它們比起來,“智慧1號”的飛行速度甚至還不如普通汽車的行駛速度。

原因就在於此次“智慧1號”采用了與以往宇宙航天器完全不同的推進係統,即一種全新設計的太陽能氙離子電推進器。目前大多數太空探測飛船都使用化學燃料火箭,即火箭發動機把推進劑的化學能轉變為熱能,經過噴管的氣動熱力加速,再轉化為噴射燃氣流的動能產生推力。化學燃料的優點是可按需要及時提供推力和加速度,缺點是推進劑耗量大,要帶足夠的燃料,能量效率不高。

而“智慧1號”采用的太陽能氙離子電推進器僅重72kg,飛船攜帶有一對高效砷化镓太陽能光電池板,當到達太空的時候,這對太陽能光電池板會自動展開並調節角度,始終對準太陽,充分利用太陽能產生的電力把惰性氣體氙原子電離,然後用電場將其加速後向後高速噴射,由此產生向前的推力。這種離子電推進器的效率要比普通化學燃料火箭發動機高出10倍,這樣它隻需攜帶很少的能量就可以上路,使它擁有更多的空間來裝載各種探測月球的儀器。該技術能耗低,能量效率高,利用太陽能為飛船成年累月地提供動力,滿足長途星際飛行需要;但動力不強,產生的推力很小,加速很慢。“智慧1號”此次飛行僅攜帶了52kg燃料,這些燃料一般不會用於飛船加速,而是用於製動。

開發這項航行技術的目的主要是源於對火星之旅的需求。人們對火星之旅向往已久,但是在如此漫長的航行中究竟使用什麼樣的推進方式一直是航天界爭論的話題。有人曾提出太陽能動力火箭方案,就是用拋物麵將太陽能聚集起來,把液氫加熱到2500℃後高速噴出,以此來產生動力。這種被稱為太陽能動力火箭的方式比傳統化學能量方式效率提高了許多,“智慧1號”就是在這種設計方案的啟發下誕生出來的,而且離子電推進器比太陽能動力火箭能量效率更高。利用裝備這種推進係統的飛船來探索水星、火星甚至太陽,費用非常低,所攜帶的燃料隻占飛船總質量的20%。而使用其他類型的發動機,費用至少高出3倍。