首顆行星氣象衛星升空——黎明號啟程飛金星

□ 司馬光

黎明號前往金星探測藝術想象圖

近年來，日本在空間探測方面一掃希望號火星探測器失蹤的陰霾，連續成功發射了3個別具一格的空間探測器。其中月亮女神月球探測器和隼鳥號小行星探測器已出色完成了任務，在全球引起了較大的反響；而日本首個金星探測器——黎明號正在飛往金星軌道的途中，此舉使日本成為繼蘇聯、美國、歐洲空間局之后，世界第4個發射金星探測器的國家或組織。這些都無疑給日本航天事業注射了一針強心劑。

金星是太陽系九大行星中距地球最近的一顆行星，所以人類對太陽系行星的探測首先是從金星開始的。人類已向金星發射了31個空間探測器，其中22個成功，9個失敗。加上各種路過的探測器總數已超過40個。

金星是人的肉眼能夠看到的最為明亮的天體。那么，最近一些年人們為什么青睞火星，而冷淡金星呢？這主要是金星總被濃厚的云層包圍著，即使發射空間探測器也極不容易看清它的真實面目。另外，金星與地球太不一樣了，不可能成為人類的新家園。

黎明號準備對金星的大氣做深入的勘測

這些空間探測器使人們看到了金星的大體面目，了解了金星的地質地貌，掌握了金星的溫室效應。從構成上講金星是和地球最接近的行星，但是金星的地質、大氣和地球的差別很大，這是科學家急于想搞清楚的地方。金星的自轉周期比公轉還長，且是反方向逆轉等奇特現象，這也是科學家很感興趣的一點。有人說，金星是地球的過去，而火星是地球的未來。

為此，日本決定染指金星。經過不斷努力，日本終于在2010年5月21日成功發射了黎明號金星探測器。它也叫“行星-C”或“曉”，任務與歐洲空間局的“金星快車”類似，主要研究金星上的氣候，分析籠罩該星球的大氣。不過，日本黎明號是從物理的角度研究金星，而歐洲的“金星快車”是從化學角度研究金星，所以日本希望能與歐洲在金星探測方面合作，成果共享。之所以被命名為黎明號是因為金星的光芒在早晨太陽升起之前最亮。

黎明號能連續地對金星進行長期觀測，拍攝金星云層以下可視大氣的立體運動圖像。其科學目標是了解金星云層以下可視大氣循環的基本過程，分析云層的動態和雷鳴的放電機理；認識大氣逸散的機理和超級循環的機理；測繪地面輻射率和探索活火山活動；搞清楚子午面循環的結構。

日本宇宙探索局中村正人說：“黎明號的主要任務是解開金星表面的暴風之謎。另外，金星與地球重力雖然大致相當，但是被高溫高壓的氣體包圍，大氣中全是硫酸云，我們希望通過黎明號發回來的數據來了解為什么地球與金星大氣會有如此大的差異。調查金星也是為了更深入了解地球的發展。”

探測器在廠房進行振動測試

重500千克的黎明號采用了包括姿態軌道控制技術在內的許多新技術；按新標準開發了許多新部件，包括先進的觀測儀器和控制部件。

黎明號的星體是一個長為1456毫米、寬為1040毫米、高為1400毫米的立方體。其平臺由結構、電源、熱控、通信、數據處理、姿態軌道控制6個分系統組成，采用零動量三軸姿態控制，探測器指向精度優于0.1°。由驅動機構控制的太陽電池帆板在探測器處于任何姿態下都能一直正對太陽，以保證向探測器提供所需的電能，在地球軌道附近時為480瓦，在繞金星運行軌道上時為500瓦。其高增益天線也始終指向地球，以保證探測器與地面的通信鏈路暢通，通信速度在2千比特/秒以上，使用中增益天線時通信速度8千比特/秒以上。星上搭載的所有相機都安裝在探測器的側面，能免受太陽的照射而正常工作。

黎明號將從可見光、紅外、紫外線等分別對金星進行觀測

黎明號攜帶了從紅外到紫外6種不同波長的5臺相機，用以研究金星表面及其大氣環流和分子分布情況，繪制熱輻射，并監視含硫氣體、閃電和氣輝。它能連續地對金星進行長期觀測并攝像，獲取金星云層以下可視大氣的立體運動圖像；分析金星大氣的結構和運動；通過電波屏蔽觀測大氣層結構和雷鳴放電情況。所以，它是第一顆行星間的氣象衛星，能當一顆標準的“金星氣象衛星”用。

其短波紅外相機1的檢測器采用Si-CSD的CCD，像素為1024×1024，視場角12°，觀測波長為0.01微米、0.97微米、0.90微米、0.90微米，用于透過云層觀測太陽散射光和金星表面的熱輻射情況，包括地表面和云、水蒸汽等。

其短波紅外相機2的檢測器采用PtSi-CSD的CCD，像素為1024×1024，視場角12°，觀測波長為01.735微米、2.26微米、2.32微米、2.02微米、1.65微米，用于觀測金星下層的熱輻射情況，包括黃道光、一氧化碳、云頂高度、云以及云滴的尺寸等。

其中波紅外相機的檢測器采用非冷卻輻射熱測量計，像素為240×240，觀測波長為10微米，用于觀測金星云層最上端的熱輻射情況，即云頂高度。

黎明號探測器在潔凈的廠房中

其紫外相機的檢測器采用PtSi-CSD的CCD，像素為1024×1024，視場角12°，觀測波長為283納米、365納米，用于透過金星云層觀測太陽散射光情況，包括二氧化硫磺、未知的吸收物質等。

其雷鳴/大氣光學相機的檢測器采用8×8多陽極APD，視場角16°，觀測波長為777.4納米、552.5納米、557.7納米，用于觀測雷鳴放電和發光以及大氣光學情況。

其超高穩定振蕩器觀測波長為8.4吉赫茲，用于觀測氣溫變化，以及硫酸蒸汽的高度分布。

黎明號將在2010年12月抵達金星，進入圍繞金星運行的大橢圓軌道，以使星載儀器發揮最大價值，從多個層次觀察大氣。其運行軌道的近金點為300千米，遠金點為80000千米，軌道傾角約172°，周期為30小時的大橢圓赤道軌道上，在那里工作至少2年。

美國麥哲倫號金星探測器拍攝到的金星

黎明號結構示意圖

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黎明號上鋁板的來歷

為了增強人們對太空和地球的興趣，增進公眾對日本空間科學研究活動的了解，日本宇宙航空研究開發機構特別發起了一個“寄語征集”活動，寄語征集范圍除了日本本土，還延伸要了海外。來自世界各地的260，214人參加了此次活動，有通過上網留言的個人，也有以集體形式參加的學校、科技館。此外，一些名流也參加了此次活動。收集到的寄語縮印在鋁板上，并隨黎明號金星探測器一同進入金星軌道。

刻在鋁板上的寄語隨黎明號前往金星

刻在鋁板上的寄語在黎明號上的位置圖

日本首個金星探測器清晰拍攝地球夜景

5月21日晚上8點50分左右，發射成功約14小時后，黎明號在距離地球約25萬千米的地方，拍攝到了地球的圖片，其中2張捕捉了地球反射太陽光而發出的紅外線和紫外線。由于拍攝的是夜晚的地球，反射部分呈新月形。

夜晚的照片也非常清晰地顯示了地球全景