|· 本文來(lái)自“我是科學(xué)家”·|
生老病死，不僅僅是人類(lèi)的話題，也是宇宙中永恒的話題。
人類(lèi)向太空發(fā)射的探測(cè)器們也要面對(duì)自己的宿命，待到他們壽終正寢時(shí)，可能會(huì)像“卡西尼”（Cassini）號(hào)在土星大氣層絢爛的隕落；或是像“信使號(hào)”（MESSANGER）那樣在水星地表制造了一個(gè)新的撞擊坑，安眠其中；再或是像“先驅(qū)者10號(hào)/11號(hào)”（Pioneer 10/11）那樣寂靜地漂泊于天際。
這一次，一個(gè)名為“黎明號(hào)”（Dawn）的小行星探測(cè)器和我們永別了，它的燃料已全部耗盡，于2018年11月1日被宣告正式退役。
作為唯一一顆同時(shí)環(huán)繞過(guò)兩顆地外天體的探測(cè)器，它仍將繼續(xù)陪伴它的第二任“伴侶”——神谷星，度過(guò)數(shù)十年乃至更久的時(shí)光。
時(shí)間回到11年前，在2000年，NASA的“探索”（Discovery）計(jì)劃征集2艘深空探測(cè)器，探索計(jì)劃的預(yù)算只有可憐的3億美元，相當(dāng)于NASA當(dāng)年財(cái)政預(yù)算的2.2%，是最廉價(jià)的深空探測(cè)計(jì)劃。但是，那一次報(bào)名的項(xiàng)目多達(dá)26個(gè)！
為了從26個(gè)項(xiàng)目中脫穎而出，黎明號(hào)小行星探測(cè)器選擇了當(dāng)時(shí)很少有人涉及的區(qū)域——小行星帶。它的主要探測(cè)對(duì)象是小行星帶最大的兩顆天體——灶神星和谷神星。這兩顆天體占了小行星帶45%的總質(zhì)量，一顆很“濕”，蘊(yùn)含著水冰，另一顆卻很“干”。究竟什么樣條件的巖石行星才能保住生命之源的水，可能對(duì)于回答地球生命起源有關(guān)的問(wèn)題有所幫助。
黎明號(hào)小行星探測(cè)器，原本預(yù)計(jì)于2006年發(fā)射升空。
但很快，“探索”計(jì)劃卻遭遇了一系列意外，讓黎明號(hào)的啟程異?？部馈?/p>
由于受到“彗核之旅”號(hào)失敗的影響，以及新的“探索”計(jì)劃項(xiàng)目總是超出預(yù)算，諸多因素下，“黎明號(hào)”探測(cè)器的項(xiàng)目進(jìn)入了跌宕起伏的拉鋸戰(zhàn)：
2003年12月，黎明號(hào)探測(cè)器的項(xiàng)目被取消；
2004年2月，僅僅3個(gè)月后，項(xiàng)目又被重新啟動(dòng)；
2005年10月，項(xiàng)目處于暫停狀態(tài)；
2006年1月，項(xiàng)目狀態(tài)被修改成“無(wú)限期推延”；
2006年3月2日，項(xiàng)目被再一次取消；
直到3月27日，NASA才宣布保留這個(gè)項(xiàng)目。
吃了定心丸的軌道科學(xué)公司在僅僅半年后，就完成了“黎明號(hào)”的制作和加工。
為了讓黎明號(hào)能在太空中照顧好自己，眾多工作人員的傾注了大量心血，讓黎明號(hào)擁有了一個(gè)1.64m*1.27m*1.77m的精致“小房間”。
探測(cè)器的基本框架則借鑒了軌道科學(xué)公司（Orbital）的第一款探測(cè)器“深空1號(hào)”，預(yù)計(jì)設(shè)計(jì)壽命10年，所有系統(tǒng)都有備份和自動(dòng)錯(cuò)誤檢測(cè)，當(dāng)其中一套系統(tǒng)故障時(shí)，會(huì)自動(dòng)切到另一套系統(tǒng)中。
圍繞著這個(gè)圓罐，工程師們用鋁芯的石墨環(huán)氧樹(shù)脂面板搭建了內(nèi)部的基礎(chǔ)框架，所有處于內(nèi)部的子系統(tǒng)都安裝在框架上。
和絕大多數(shù)探測(cè)器不同的是，黎明號(hào)小行星探測(cè)器是NASA的第一艘用離子推進(jìn)器取代常規(guī)化學(xué)推進(jìn)器的深空探測(cè)器。因此，動(dòng)力子系統(tǒng)是黎明號(hào)最特別的地方。
常規(guī)探測(cè)器使用化學(xué)能推進(jìn)，這一推進(jìn)方式推力大，但消耗也大，能持續(xù)的推進(jìn)時(shí)間短，攜帶的燃料往往會(huì)受到限制。而離子推進(jìn)這一方式的缺點(diǎn)是推力小，但卻可以穩(wěn)定、長(zhǎng)時(shí)間的推進(jìn)，消耗的工質(zhì)也不多，十分適合工作時(shí)間長(zhǎng)，速度變化并不是很大的軌道，這正是黎明號(hào)探測(cè)器所具備的。
3臺(tái)離子推進(jìn)器，一臺(tái)安裝于前方，一臺(tái)位于后方，還有一臺(tái)位于正下方。每臺(tái)推進(jìn)器的噴嘴直徑有33cm，長(zhǎng)41cm，重8.9kg。
至于推力，推進(jìn)器在3100s的高比沖下能提供92毫牛頓的推力，但離子推進(jìn)器可以連續(xù)開(kāi)機(jī)好幾個(gè)星期，累積產(chǎn)生的速度變化足以滿足需要。實(shí)際的推力在19毫牛頓到92毫牛頓之間，并且分了112個(gè)檔位，可以說(shuō)做的非常細(xì)致了。
為了深入了解小行星，黎明號(hào)一共攜帶了3款儀器：可見(jiàn)光與紅外光譜儀VIR、相機(jī)FC和γ射線及中子探測(cè)儀GRaND。而由于經(jīng)費(fèi)原因，原本計(jì)劃攜帶的磁力計(jì)和激光高度計(jì)并沒(méi)有成行，令人惋惜。
裝備配齊，接下來(lái)就是各種環(huán)境試驗(yàn)和性能測(cè)試以及等待發(fā)射了。
2007年4月，黎明號(hào)抵達(dá)發(fā)射場(chǎng)，并計(jì)劃于6月發(fā)射?？赡苁抢杳魈?hào)“脾氣太倔”，發(fā)射前的準(zhǔn)備仍然是一波三折：
先是由于運(yùn)輸配送不及時(shí)，黎明號(hào)推遲了10天；
再由于發(fā)射場(chǎng)起重機(jī)壞了，助推火箭無(wú)法按時(shí)安裝，于是又推遲了7天；
一把扳手不幸砸壞了黎明號(hào)太陽(yáng)能帆板的一小塊，發(fā)射再次推遲；
天氣因素造成推遲第一次；
由于這次發(fā)射太耽誤時(shí)間了，8月讓位于發(fā)射窗口更緊張的“鳳凰號(hào)”火星探測(cè)器，發(fā)射推遲到了9月；
天氣因素造成推遲第二次；
最終的發(fā)射時(shí)間定在了2007年9月27日。這一天，德?tīng)査蘒I型火箭將黎明號(hào)送上了太空。
和所有節(jié)約成本的探測(cè)器一樣，黎明號(hào)并沒(méi)有徑直奔向探測(cè)目標(biāo)，而是選擇了更省力省錢(qián)，卻需要更多的耐心、更遠(yuǎn)的距離和更漫長(zhǎng)的時(shí)間的軌道——霍曼轉(zhuǎn)移軌道。
當(dāng)然了，地球和小行星帶之間還有火星，這個(gè)加速的機(jī)會(huì)不能浪費(fèi)。
于是，“黎明號(hào)”探測(cè)器的旅程可以被描繪成多段霍曼轉(zhuǎn)移軌道和一段火星引力彈弓加速：
地球-火星霍曼轉(zhuǎn)移軌道
↓
火星引力彈弓加速
（2009年2月17日）
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火星-灶神星霍曼轉(zhuǎn)移軌道
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灶神星捕獲及環(huán)繞軌道
（2011年7月16日~2012年9月5日）
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灶神星-谷神星霍曼轉(zhuǎn)移軌道
↓
谷神星環(huán)繞軌道
（2015年3月6日~至今）
黎明號(hào)首先經(jīng)過(guò)的是火星。2009年2月17日，“黎明號(hào)”從距離火星549km的高度擦肩而過(guò)，這個(gè)距離大約相當(dāng)于從深圳到廈門(mén)。這次火星飛掠也是檢測(cè)探測(cè)器上儀器的好機(jī)會(huì)，不過(guò)由于軟件錯(cuò)誤，直到飛掠后兩天，探測(cè)器才從安全模式恢復(fù)過(guò)來(lái)，匆匆地看了火星幾眼，就踏上了下一程的旅行。
每一段霍曼轉(zhuǎn)移軌道都意味著漫長(zhǎng)的等待，但等在前方的，就是人類(lèi)未知的世界了，每一段旅程都充滿新的驚喜。
2011年5月3日，黎明號(hào)在120萬(wàn)千米之外看到了灶神星，這片未知的廣闊世界從此被揭開(kāi)。
2011年7月16日，是黎明號(hào)投入灶神星懷抱的第一天，由于被灶神星俘獲芳心，專注于擺POSE，天線都沒(méi)有朝向地球，完全“忘了”要和地球聯(lián)系這檔事。直到一天后，“黎明號(hào)”才緩過(guò)神來(lái)，向地球報(bào)了聲“洞房花燭夜”的喜訊。
這是人類(lèi)第一次近距離看到灶神星——小行星帶第二大的天體。由于在2006年，國(guó)際天文聯(lián)合會(huì)IAU定義了矮行星，谷神星和冥王星一升一降，都成為了矮行星，因此灶神星成為這里最大的一顆小行星。
2011年12月8日，“黎明號(hào)”開(kāi)始和灶神星親密相處，最近的距離只有210千米。在這個(gè)距離上，灶神星的“黑斑”（黑點(diǎn)）和“皺紋”（裂縫）都清晰可見(jiàn)。
在科學(xué)家們看來(lái)，這些裂縫溝壑可能是被液態(tài)水侵蝕的結(jié)果。灶神星，可能是太陽(yáng)系形成巖石行星的過(guò)程中唯一剩下的大型小行星了，剩余的同類(lèi)大多通過(guò)碰撞，形成了如今內(nèi)太陽(yáng)系的大行星（水星、金星、地球、火星）。
2012年8月26日，是地球指派黎明號(hào)于灶神星“分手”的日期。黎明號(hào)可能有些依依不舍，于是上演了一場(chǎng)動(dòng)量輪故障的戲份，成功的將告別的日子推遲了10天。
而且，“黎明號(hào)”在路上明顯不配合。撇開(kāi)陸陸續(xù)續(xù)出現(xiàn)故障的動(dòng)量輪不說(shuō)，2014年9月，“黎明號(hào)”又壞了一個(gè)離子推進(jìn)器，地面的工程師們不得不緊急更新轉(zhuǎn)移軌道。由于離子發(fā)動(dòng)機(jī)的推力很低，因此任何調(diào)整也需要慢慢實(shí)現(xiàn)，即一定要和黎明號(hào)“磨性子”。
除了性子慢，黎明號(hào)的脾氣也是夠犟了，自打人們硬生生的拆散了“黎明號(hào)”和灶神星，它就開(kāi)始不愿和人們交流。在離子推進(jìn)器壞了之后，高增益天線就沒(méi)怎么對(duì)準(zhǔn)過(guò)地球，僅依靠低增益天線來(lái)維持只言片語(yǔ)的聯(lián)系。
2014年12月1日，黎明號(hào)拍到了谷神星的第一張照片，不過(guò)直到2015年1月29日，黎明號(hào)才拍到了比哈勃太空望遠(yuǎn)鏡更清晰的圖像。
而由于黎明號(hào)已經(jīng)陸續(xù)壞了兩個(gè)動(dòng)量輪，都不怎么正眼“看”谷神星了。地球上的工程師們自然很著急，他們重啟了黎明號(hào)的計(jì)算機(jī)，增加肼推進(jìn)器調(diào)整探測(cè)器姿態(tài)的作用，這才逐漸把黎明號(hào)的哄好了一點(diǎn)。
2015年3月6日，黎明號(hào)在61000km遠(yuǎn)的地方被谷神星俘獲，這是人類(lèi)借助探測(cè)器第一次造訪一顆矮行星。僅三個(gè)月后，“新視野號(hào)”就實(shí)現(xiàn)了第二次——飛掠冥王星。
接下來(lái)，“黎明號(hào)”也像一步一步走近灶神星那樣，一步一步環(huán)繞著貼近谷神星，從13 500km，到4 430km，到1 480km的高程地圖測(cè)繪高度，以及最近的375km低程地圖測(cè)繪高度，這個(gè)高度要低于谷神星的半徑。
就這樣，漸漸的，“黎明號(hào)”和谷神星相依相隨。
2016年6月30日，黎明號(hào)圓滿完成了谷神星的探測(cè)任務(wù)，開(kāi)始了返聘生活。
有人說(shuō)，讓黎明號(hào)去2號(hào)小行星智神星如何？不了，智神星的軌道傾角太大，路不好走，黎明號(hào)“腿腳”不太方便；
又有人說(shuō)，去145號(hào)小行星導(dǎo)神星如何？根據(jù)計(jì)算，到導(dǎo)神星的時(shí)間要到2019年5月，科學(xué)價(jià)值可能也不太高。
NASA的科學(xué)家們最終覺(jué)得，黎明號(hào)畢竟年事已高，還是讓它繼續(xù)長(zhǎng)期陪伴谷神星吧。
到了2017年的6月30日，黎明號(hào)返聘期滿一周年了，這時(shí)的黎明號(hào)收到了返聘的續(xù)約，繼續(xù)發(fā)揮余熱。
2018年6月29日，地面工作人員遙控關(guān)閉了黎明號(hào)的離子推進(jìn)器，這一次，是永遠(yuǎn)的關(guān)閉了。從2007年10月6日離子推進(jìn)器啟動(dòng)，已經(jīng)接近11個(gè)年頭，其中離子推進(jìn)器一共運(yùn)行了5.87年。
黎明號(hào)是真的老了。
然而，在“手腳”已經(jīng)停工之后，黎明號(hào)繼續(xù)用“眼睛”來(lái)觀測(cè)谷神星，用“嘴”和“耳朵”和地球聯(lián)絡(luò)，繼續(xù)堅(jiān)持對(duì)谷神星長(zhǎng)期信息的收集。
在離子發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)之后4個(gè)月，用于調(diào)整姿態(tài)的肼燃料消耗殆盡，它再也不能擺POSE了。
為了保護(hù)黎明號(hào)和谷神星，工程師們?yōu)槠湓O(shè)計(jì)了最終的軌道，確保至少在未來(lái)20年內(nèi)，黎明號(hào)不會(huì)撞向谷神星。
在這個(gè)軌道上，黎明號(hào)將安享晚年，直到寂靜之后，也還陪伴的谷神星周?chē)?，那里，是它最終的歸宿。(編輯：Yuki)
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