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2010-6-15 06:41
这次隼鸟的重要成果主要有以下几点
1，离子推进器的成功验证。
离子推进器被称为下一代太阳系飞行动力，有望取代传统化学推进系统。
隼鸟上搭载了4台离子推进器，在到达小行星前，其中一台因为工作不稳定而关闭，其余三台成功达到了2万多个小时的总运转时间，其中有1000小时是连续运转。另外，它也是世界上首次利用离子推进器完成引力跳板飞行。
这次成功可以预见在将来的航天器上离子推进器将会得到广泛引用。由于离子推进器的效率大大高于传统化学推进系统，非常适合军事卫星这类需要长时间运转的航天器，在军事上运用也很高。
2 在小行星上着陆并收集标本
小行星“丝川”呈椭圆状，三轴直径为535 × 294 × 209 m，看起来像个花生。质量约为350万吨，表面重力加速度只有约地球的近百分之一。据推测，丝川很可能是某个其他更大的天体的破片结合而成。
隼鸟的计划是发射一枚几克重的金属弹丸打击小行星地面，由捕捉器采集激起的尘土和碎片。这次将成为首次从这类天体上取得样本，为为人类研究小行星的物质结构和太阳系的起源提供极其珍贵的样本。
要接近并在引力如此小的行星上着陆，需要高度精确的自主飞行控制能力，更何况隼鸟还进行了两次着陆和从丝川上的起飞，显示了日本航天器在这方面的优势。
隼鸟本来预计在2007年返回地球，但是却因故障延长至今。隼鸟的这次长达7年，总行程60亿公里的任务当中充满了危险和事故，但是都被它高度的相互备份和自动修复机能克服。
下面就介绍一下隼鸟的飞行历程
2003年5月9日， 隼鸟由M-V火箭发射升空
9月 离子推进器A因工作不稳定而被关闭，从此再未完全工作。
10月末-11月 遭遇人类观测史上最大的太阳耀斑爆发，幸好除了小问题外平安渡过
2004年 5月19日 成功完成地球引力跳板飞行
2005年 2月18日 到达远日点，距太阳2.55亿公里，为离子引擎飞行器到达的最远距离
7月末- 8月 隼鸟的观测仪捕捉到丝川小行星，地面控制室确定精密飞行轨道。
7月31日 隼鸟的三个姿态控制器中的一个出现故障，转换至依靠两个装置飞行的状态。
8月末-9月 离子引擎关闭，开始接近丝川。确定丝川的自转周期为12小时，激光测距仪试运转成功。
9月12日，成功进入丝川同步轨道。
9月30日， 接近至丝川7公里的地点，开始近距离观测
10月2日 再有一台姿态控制器发生故障。利用化学引擎辅助姿态控制成功。
10月 由于化学引擎的使用，回归用燃料可能发生不足，经过一个月的讨论研究，决定以精确控制引擎喷射的方式继续任务。
11月12日 进行预着陆，下降至距地面55米，发射小型探测机器人MINERVA，但是MINERVA着陆失败，变成了丝川的一个小卫星，这恐怕是世界上最小的人造卫星了。
这里多说几句这个MINERVA。它只有591克，为直径120mm，高100mm的正16边柱形。本来隼鸟上打算搭载一种日本和NASA联合研制的1公斤重小型机器人在丝川上着陆，但是因费用太高而项目作废。
后来日本的宇航科学家川口淳一郎决定自行研制。但是因为项目作废，他只能从自己的研究经费理出钱研制。所以MINERVA采用了大量的民用产品，报废的宇航用品，以及宇航相关工厂免费提供的一些部件，结果开发费用大大缩减。
比如它的CPU用的是SH-3，这是日立公司于1995年生产的一种面向基于WinCE的PDA的CPU，速度只有386或者486的水平。
MINERVA搭载ROM 512k，RAM 2M，闪存 2M。摄像机使用的是3个Sony的PCGA-VC1，画素41万。
可是便宜并不代表货就差。MINERVA的着陆失败纯属意外，但是此后它仍然保持了良好的状态，拍摄了大量照片，并且在超过通信可能距离前的18个小时内一直保持着地面的数据传输。
11月20日 在高度40米空中分离载有支持者88万人签名的着陆标牌，开始着陆。但是隼鸟可能因为监测到有障碍物，自动中止了着陆并上升，然后再次以每秒10cm的速度下降并成功着陆，停留了约30分钟。
但是这段时间内，地面控制室因长时间无法接受到隼鸟的确认信号，从而发出紧急指令，隼鸟再次升空。这也是人类的航空器首次从地球和月球以外的天体上升空。此次着陆虽然没有发射弹丸，但是升空时激起的尘土可能已经被捕捉器采集。
11月26日 再次尝试接触。本来打算再次分离新的着陆标牌，但是担心新旧标牌会导致隼鸟混乱，因此紧急中止了分离，利用已经着陆的标牌。日本时间7点7分，隼鸟成功完成1秒钟的接触，并升空。信号显示，隼鸟成功发射小弹丸打击地面，由捕捉器收集了激起的尘土和碎片。
但是在升空时，一台化学推进器发生泄漏而关闭。
11月27日 隼鸟的姿态控制发生混乱。推测可能是因为化学推进器的燃料泄漏造成大面积电子系统重启。随后，辅助进行姿态控制的推进器也发生推力下降的现象，隼鸟的姿态发生严重混乱。
11月28日 来自隼鸟的信号中断。这是隼鸟的首次严重危机。幸好第二天通信就恢复了。
12月3日 在尝试启动化学引擎失败以后，决定采用直接喷射离子引擎的氙气燃料来控制姿态。开始制作控制软件。
12月4日 成功控制氙气燃料喷射，隼鸟姿态恢复。
12月7日 分析隼鸟发回的信号，发现其中参杂着中止弹丸发射的指令，因此有可能弹丸并未发射。但是也有其他许多现象证明弹丸还是可能发射出去了。同时第一次着陆在小行星上停留了30分钟，并且升空，收集器也很可能收集了一些样本。
12月8日 再次发生燃料泄漏，隼鸟姿态混乱。实施了氙气燃料喷射也没能控制姿态，9日以后信号中断。
12月14日 地面控制所发表隼鸟返回延期的消息。因为隼鸟系统是设计成被动稳定的，因此到2006年底仍然有60%的可能性恢复控制。
2006年1月23日 再次收到隼鸟的确认信号。
1月26日 隼鸟的状态得到确认。因为姿态失控，太阳能电池不能充分发电，导致搭载的锂电池完全放电，并且在11组电池中有4组报废。化学引擎燃料和酸化剂耗尽。幸好离子引擎还剩有40余公斤燃料。
3月4日 时隔3个月，终于重新推定隼鸟的轨道，确认出它的位置和速度。此时距地球3亿3千万公里，离丝川小行星1万3千公里。
3月-4月 开始排出机体内部泄漏的燃料。
5月31日 离子引擎B和D成功启动
7月 为了节省离子引擎燃料，调整姿态，利用太阳帆原理辅助飞行。
7月-9月 因为接下来要将采集的行星样本容器收进地球返回舱，需要电池电力，开始谨慎地为锂电池充电。
2007年1月18日 样本容器成功收进地球返回舱
4月20日 引擎B工作不稳定，关闭，引擎D单独工作。
4月25日 开始进行返回地球的巡航飞行。首先更换了姿态控制程序。因为目前只剩一个姿态控制器，因此使用了本来用于调整离子引擎推力轴的万向节予以辅助控制。同时，利用太阳光压的原理控制横轴姿态。
7月28日 离子引擎C成功点火，为了节省，关闭引擎D。
10月18日 回归阶段第一阶段轨道变换完成。离子引擎和姿态控制器关闭，进入稳定惯性飞行状态。至此离子引擎D共运行31000小时，轨道变换量达到1700m/s。
2008年2月28日 第三次通过远日点
2009年2月4日 再次启动引擎D，为第二阶段轨道变换进行动力飞行。
8月13日 离子引擎自动关闭，隼鸟进入保守飞行状态。推测可能是机上的监测器探测到了宇宙射线。但不影响行程。
9月26日 离子引擎再次成功点火，进入动力飞行。
11月4日 引擎D因中和器老化自动关闭。这台从起飞后一直最可信赖的引擎终于寿终正寝。只剩下一台引擎C还能工作，这为剩下的航程带来了隐患。
11月11日 在地面控制下，成功将发射升空后很快就关闭了的引擎A的中和器和引擎B的离子源进行复合使用，以节省还能正常工作的引擎C。在后面的行程里，一直都是这台A+B的组合引擎提供主要动力，C引擎一直作为备用。
12月17日 离子引擎关闭，进入精密回归轨道。
2010年1月13日 进入地球引力圈。离子引擎再开。
3月27日 第二阶段轨道变换完成，进入距地心2万公里高度轨道。
4月4日 开始进行进入地球外层大气圈的精密导航
6月2日 获得澳大利亚皇家空军飞行试验场的着陆许可。
6月13日 隼鸟的地球返回舱准确降落于预定地点，主体在大气层中燃烧殆尽。
6月14日 隼鸟的地球返回舱成功收回。
隼鸟从发射到返回吸引了日本国内广泛注意。日本宇航局一直就比较重视对社会的宣传。在筹备阶段就开展了名为“去见星星小王子”的活动（小王子是一个法国童话的主人公，在日本非常有名，不了解的可以下去查查，形象倒是非常符合这次飞行任务），搜集了88万人的签名做成着陆标牌。
而且，地面控制室的情况全程通过互联网实况直播，在互联网上也吸引了大量的注意，出现了隼鸟的拟人化角色以及以它为主题的Flash短片，甚至成立了隼鸟的爱好者俱乐部。同时有众多的模型和书籍等相关商品贩卖，
在隼鸟第二次着陆的时候，地面控制室的人员更多地饮用营养剂Lipovitan D，桌子上这种空瓶子越来越多的情况在网络上也造成了话题。后来生产它的厂家一口气送给了他们2吨这种产品。
这东西其实就是一种安全的兴奋剂，在日本市场上很常见。很多日本人工作压力大，时间长，咖啡都不顶事了，要靠饮用这种东西来提神。这东西劲很大，我有段时间老是连轴转，也喝了不少，结果过量了，起了一身疹子。有时想想，日本人真是玩命。
话说回来，这次隼鸟回归也引起了热烈关注。直播返回过程的网站因为受到20万爱好者的登录，不得不采取限制。
最后加句总结：日本的航天工业和我们国家都各有强弱项，我们不必妄自菲薄，也不应该小看他人。同时，他们对公众的开放透明和积极自我宣传的态度应该值得我们学习。
从这次隼鸟的飞行中，我们可以看到它已经多次利用太阳帆原理来飞行和控制本身姿态，也就不奇怪日本能在最近成功展开太阳帆了。可以说，在利用太阳光压进行宇宙飞行的领域，日本走在了全世界的前面。
[ 本帖最后由 runot2far 于 2010-6-15 11:21 编辑 ] |
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