趕赴穀神星舞約的黎明號探測器

當NASA的黎明號探測器抵達矮行星穀神星時，將開始一場舞會，而任務的管理者現在已經為黎明號安排好了舞會節目。

在這張藝術概念圖中，NASA的黎明號探測器正朝穀神星奔去。在2011年到2012年間，黎明號幾乎花費了14個月環繞火星和木星之間的小行星主帶中質量第二大的天體——灶神星飛行。大圖與說明文字請點擊（圖片提供：NASA/JPL-Caltech）

黎明號從2012年9月起開始朝火星和木星之間的小行星主帶中最大的天體——穀神星飛去。當時它離開了第一個舞伴——灶神星。

與黎明號花費了14個月考察的乾燥灶神星相比，穀神星是一個多冰（可能富含水分）的星球。灶神星和穀神星是倖存的兩個最大的原行星，它們差一點就演化成了行星，將為科學家提供太陽系黎明期行星形成條件的線索。

當黎明號進入環繞穀神星的軌道之後，它會成為第一架近距離觀測矮行星的探測器，也將成為第一架環繞除地球之外兩個太陽系目標天體的探測器。

加州帕薩迪那（Pasadena）NASA噴氣推進實驗室的黎明號任務經理鮑勃·梅斯（Bob Mase）說：「我們環繞穀神星的飛行計劃編排類似於環繞灶神星飛行時成功採用的方案。這次飛行的安排是以灶神星考察為基礎的，可以讓科學家直接比較這兩個小行星帶巨人之間的異同。」

作為前奏，小組將在2015年1月底開始進行入軌操作。接下來的一個月里，穀神星在黎明號的視場中變得足夠大，可以拍攝並用於導航了。黎明號將於2015年3月底或4月初抵達穀神星（或者更精確地說是被穀神星的引力場俘獲）。

黎明號將在4月底開始對穀神星進行第一次全面考察，軌道距離冰封的星球表面大約是8400英里（13500公里）。隨後它將螺旋下降到大約2750英里（4430公里）的高度，在科學勘察軌道上獲取更多的科研數據。這一階段為期22天，目標是使用黎明號的框架照相機獲取穀神星的全球影像，並使用可見光和紅外測繪光譜儀（VIR）獲取全球地圖。

NASA的黎明號探測器將於2015年3月底4月初開始近距離考察矮行星穀神星。大圖與說明文字請點擊（圖片提供：NASA/JPL-Caltech）

隨後黎明號將繼續螺旋下降到大約920英里（1480公里）的高度，2015年8月，它將開始為期兩個月的新階段，也就是測繪高軌階段。在此期間，探測器將繼續使用VIR與框架照相機以高於勘察模式的解析度獲取准全球地圖。探測器還將拍攝「立體」照片，以展現地表的三維結構。

在螺旋下降兩個月之後，黎明號將在11月底進入圍繞穀神星最低的軌道，高度大約是233英里（375公里）。這段測繪低軌之舞將是一段冗長的華爾茲，為期3個月，專門用於使用黎明號的伽瑪射線和中子探測器（GRaND）獲取數據，並研究星體引力。GRaND將揭示出地表附近的元素蹤跡。引力實驗將測量這顆矮行星的引力，變化情況由地球上NASA深空網的高精度無線電聯繫監控。

在測繪低軌上，黎明號將使用工程師稱為「混合」模式的指向方式，由於該方式結合了反作用輪與推進器二者來控制探測器指向，故有此名。在最後一個考察階段之前，黎明號只使用小型推進器來控制方位和指向，它們所消耗的燃料是肼。雖然可以單純使用推進器來探索穀神星，但任務管理者希望能節約寶貴的燃料。在高度最低的軌道上，使用兩個反作用輪來幫助指向探測器可以最大程度上節約肼的使用。因此黎明號將轉起兩台陀螺儀式的儀器，以協助推進器工作。

這張插圖展示了NASA的黎明號探測器從2007年發射一直到2015年初抵達矮行星穀神星的探測計劃。大圖與說明文字請點擊（圖片提供：NASA/JPL-Caltech）

2011年，黎明號小組準備了混合模式運轉的功能，不過在訪問灶神星期間，這並非必需。當黎明號在2012年離開灶神星，探測器上第2個（共4個）反作用輪出現了過量摩擦之後，任務管理者才決定在造訪穀神星時使用混合模式。為了驗證這一技術，黎明號的工程師完成了一次為期27小時的飛行測試，測試已於11月13日結束。探測器的運轉與預期相符。

JPL的黎明號首席工程師兼任務負責人馬克·雷曼（Marc Rayman）說：「這一控制探測器方位的新技術的成功測試讓我們對穀神星任務的成功大有信心，這讓我們可以非常接近一個曾經只是群星中模糊光點的星球。」

當然，任務計劃者已經為時間表留出了一些額外的時間，來應對距離太陽如此遙遠處（陽光非常暗淡）太陽能電池板效率小小的不確定性。太陽能電池板除了為探測器及其儀器提供工作電力以外，還要為離子引擎推進系統提供電力。任務計劃者還考慮了穀神星引力場可能的變化，直到黎明號對其進行測量之前，它無法為人精確獲知。

雷曼說：「當我們抵達穀神星後，我們希望情況有所改變，幸運的是，我們建造了一架能幹的探測器，並且研發了靈活的計劃，以應對未知。意料之外的事情會帶來很多興奮，這正是探索活動激動人心的部分原因。」

從12月27日起，黎明號與穀神星的距離要近於灶神星。

加州大學洛杉磯分校的黎明號首席研究員克里斯托弗·拉塞爾（Christopher Russell）說：「這次轉變讓我們渴望能了解到當我們接近穀神星這個遠古巨型冰質星球的時候，它會展示給我們什麼東西。雖然與NASA試圖派遣人類登陸的候選小行星相比穀神星要大得多，許多那些小型天體都是同較大小行星如穀神星和灶神星碰撞形成的。如果能確定與穀神星碰撞產生的小行星的本質，將是非常有趣的。這可能與灶神星碰撞產生的小型岩石小行星存在很大區別。」

黎明號探測器由JPL為華盛頓的NASA科學任務理事會管理。黎明號是阿拉巴馬州亨茨維爾（Huntsville）NASA馬歇爾太空飛行中心為理事會管理的發現（Discovery）計劃的一部分。加州大學洛杉磯分校負責黎明探測器的全局科研。弗吉尼亞州杜勒斯（Dulles）的軌道科學公司（Orbital Sciences Corp）設計並建造了探測器。德國航空航天中心、馬普太陽系研究所、義大利空間局以及義大利國家天體物理研究所是該計劃小組的國際合作夥伴。帕薩迪那的加州理工學院為NASA管理著JPL。

更多關於在穀神星使用混合模式的信息請閱讀雷曼的黎明號日誌找到。

更多關於黎明號的信息請訪問http://www.nasa.gov/dawn與http://dawn.jpl.nasa.gov。