首颗行星气象卫星升空——黎明号启程飞金星

□ 司马光

黎明号前往金星探测艺术想象图

近年来，日本在空间探测方面一扫希望号火星探测器失踪的阴霾，连续成功发射了3个别具一格的空间探测器。其中月亮女神月球探测器和隼鸟号小行星探测器已出色完成了任务，在全球引起了较大的反响；而日本首个金星探测器——黎明号正在飞往金星轨道的途中，此举使日本成为继苏联、美国、欧洲空间局之后，世界第4个发射金星探测器的国家或组织。这些都无疑给日本航天事业注射了一针强心剂。

金星是太阳系九大行星中距地球最近的一颗行星，所以人类对太阳系行星的探测首先是从金星开始的。人类已向金星发射了31个空间探测器，其中22个成功，9个失败。加上各种路过的探测器总数已超过40个。

金星是人的肉眼能够看到的最为明亮的天体。那么，最近一些年人们为什么青睐火星，而冷淡金星呢？这主要是金星总被浓厚的云层包围着，即使发射空间探测器也极不容易看清它的真实面目。另外，金星与地球太不一样了，不可能成为人类的新家园。

黎明号准备对金星的大气做深入的勘测

这些空间探测器使人们看到了金星的大体面目，了解了金星的地质地貌，掌握了金星的温室效应。从构成上讲金星是和地球最接近的行星，但是金星的地质、大气和地球的差别很大，这是科学家急于想搞清楚的地方。金星的自转周期比公转还长，且是反方向逆转等奇特现象，这也是科学家很感兴趣的一点。有人说，金星是地球的过去，而火星是地球的未来。

为此，日本决定染指金星。经过不断努力，日本终于在2010年5月21日成功发射了黎明号金星探测器。它也叫“行星-C”或“晓”，任务与欧洲空间局的“金星快车”类似，主要研究金星上的气候，分析笼罩该星球的大气。不过，日本黎明号是从物理的角度研究金星，而欧洲的“金星快车”是从化学角度研究金星，所以日本希望能与欧洲在金星探测方面合作，成果共享。之所以被命名为黎明号是因为金星的光芒在早晨太阳升起之前最亮。

黎明号能连续地对金星进行长期观测，拍摄金星云层以下可视大气的立体运动图像。其科学目标是了解金星云层以下可视大气循环的基本过程，分析云层的动态和雷鸣的放电机理；认识大气逸散的机理和超级循环的机理；测绘地面辐射率和探索活火山活动；搞清楚子午面循环的结构。

日本宇宙探索局中村正人说：“黎明号的主要任务是解开金星表面的暴风之谜。另外，金星与地球重力虽然大致相当，但是被高温高压的气体包围，大气中全是硫酸云，我们希望通过黎明号发回来的数据来了解为什么地球与金星大气会有如此大的差异。调查金星也是为了更深入了解地球的发展。”

探测器在厂房进行振动测试

重500千克的黎明号采用了包括姿态轨道控制技术在内的许多新技术；按新标准开发了许多新部件，包括先进的观测仪器和控制部件。

黎明号的星体是一个长为1456毫米、宽为1040毫米、高为1400毫米的立方体。其平台由结构、电源、热控、通信、数据处理、姿态轨道控制6个分系统组成，采用零动量三轴姿态控制，探测器指向精度优于0.1°。由驱动机构控制的太阳电池帆板在探测器处于任何姿态下都能一直正对太阳，以保证向探测器提供所需的电能，在地球轨道附近时为480瓦，在绕金星运行轨道上时为500瓦。其高增益天线也始终指向地球，以保证探测器与地面的通信链路畅通，通信速度在2千比特/秒以上，使用中增益天线时通信速度8千比特/秒以上。星上搭载的所有相机都安装在探测器的侧面，能免受太阳的照射而正常工作。

黎明号将从可见光、红外、紫外线等分别对金星进行观测

黎明号携带了从红外到紫外6种不同波长的5台相机，用以研究金星表面及其大气环流和分子分布情况，绘制热辐射，并监视含硫气体、闪电和气辉。它能连续地对金星进行长期观测并摄像，获取金星云层以下可视大气的立体运动图像；分析金星大气的结构和运动；通过电波屏蔽观测大气层结构和雷鸣放电情况。所以，它是第一颗行星间的气象卫星，能当一颗标准的“金星气象卫星”用。

其短波红外相机1的检测器采用Si-CSD的CCD，像素为1024×1024，视场角12°，观测波长为0.01微米、0.97微米、0.90微米、0.90微米，用于透过云层观测太阳散射光和金星表面的热辐射情况，包括地表面和云、水蒸汽等。

其短波红外相机2的检测器采用PtSi-CSD的CCD，像素为1024×1024，视场角12°，观测波长为01.735微米、2.26微米、2.32微米、2.02微米、1.65微米，用于观测金星下层的热辐射情况，包括黄道光、一氧化碳、云顶高度、云以及云滴的尺寸等。

其中波红外相机的检测器采用非冷却辐射热测量计，像素为240×240，观测波长为10微米，用于观测金星云层最上端的热辐射情况，即云顶高度。

黎明号探测器在洁净的厂房中

其紫外相机的检测器采用PtSi-CSD的CCD，像素为1024×1024，视场角12°，观测波长为283纳米、365纳米，用于透过金星云层观测太阳散射光情况，包括二氧化硫磺、未知的吸收物质等。

其雷鸣/大气光学相机的检测器采用8×8多阳极APD，视场角16°，观测波长为777.4纳米、552.5纳米、557.7纳米，用于观测雷鸣放电和发光以及大气光学情况。

其超高稳定振荡器观测波长为8.4吉赫兹，用于观测气温变化，以及硫酸蒸汽的高度分布。

黎明号将在2010年12月抵达金星，进入围绕金星运行的大椭圆轨道，以使星载仪器发挥最大价值，从多个层次观察大气。其运行轨道的近金点为300千米，远金点为80000千米，轨道倾角约172°，周期为30小时的大椭圆赤道轨道上，在那里工作至少2年。

美国麦哲伦号金星探测器拍摄到的金星

黎明号结构示意图

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黎明号上铝板的来历

为了增强人们对太空和地球的兴趣，增进公众对日本空间科学研究活动的了解，日本宇宙航空研究开发机构特别发起了一个“寄语征集”活动，寄语征集范围除了日本本土，还延伸要了海外。来自世界各地的260，214人参加了此次活动，有通过上网留言的个人，也有以集体形式参加的学校、科技馆。此外，一些名流也参加了此次活动。收集到的寄语缩印在铝板上，并随黎明号金星探测器一同进入金星轨道。

刻在铝板上的寄语随黎明号前往金星

刻在铝板上的寄语在黎明号上的位置图

日本首个金星探测器清晰拍摄地球夜景

5月21日晚上8点50分左右，发射成功约14小时后，黎明号在距离地球约25万千米的地方，拍摄到了地球的图片，其中2张捕捉了地球反射太阳光而发出的红外线和紫外线。由于拍摄的是夜晚的地球，反射部分呈新月形。

夜晚的照片也非常清晰地显示了地球全景