冰冷的蓝星球——海王星,我们将用核动力能源装置造访它

军武跨经纬 2024-06-23 10:01:54

海王星(Neptune)是太阳系中的第八颗行星,也是国际天文学联合会认可的太阳系中距离太阳最远的行星。

它在太阳系中拥有第四大的直径、第三大的质量,是密度最大的巨行星。

海王星的质量是地球的17倍,略高于它的”双胞胎”天王星。与天王星相比,海王星的密度更高,体积较小,这是因为它更大的质量导致更多的引力对大气的压缩作用。

这颗行星主要由气体和液体组成,没有明确的固体表面可言。海王星每164.8年绕太阳一次,平均距离为30.1天文单位(45亿公里)。它以罗马神话中的海神命名,其象征为天文符号中的三叉戟♆。

神秘的海王星,表面温度极低

中国的海王星探测计划

自从2021年中国祝融号火星车成功登陆火星乌托邦平原以来,中国航天计划在2030年前实现对小行星的取样返回以及发射海王星的探测器。

目前已知火箭仍然是用比较成熟的长征五号运载火箭实施这两次探索之旅。

和发射火星探测器一样,要节省飞行距离和节约燃料,必须要在地球和海王星相距最近之前选择合适的“窗口”发射,为了节省能源,利用木星等行星之间的引力弹弓效应,可以加速探测器的行进效率。

目前世界航天强国都在想办法对海王星再度进行探测,不久前我国的航天工程师发表论文,主要是在探测器能源供给方面提出新的思路,让星级探测变得切实可行。

论文分析了星际探索中能源供给要长久稳定供给,依靠原来的化学能源和太阳能是不可靠的,加强核动力和电力推动是不可或缺的。

在使用目前的长征五号运载火箭的情况下,海王星探测器可以利用核反应堆电源结合电推进的高比冲特性,辅以精巧的深空轨道设计,可大幅降低探测器燃料携带量,能够满足当前我国的海王星探测计划。

文章还称称论证中的我国海王星环绕探测器为3吨重的哑铃形飞行器,配备10千瓦的核反应堆提供电能,太空飞行时依靠全电推系统,信号传输方面是3.75米口径的Ka/X双频段通信天线,探测器上将配备50公斤科学仪器,包括4颗微纳卫星。预估该探测器2030前后发射,2040前抵达海王星,这样就有5年的探测时间。

中国航天用超小型核反应堆示意图

当探测器进入海王星引力范围后,可利用这气上自带的10千瓦功率的核反应堆电源为大功率电推进发动机供电,利用该发动机的反推力减速,减速时间大约历时一年,在这一过程中,这台探测器将为海王星引力捕获并进入环绕海王星运行的轨道。这样一来就可以在探测器大约15年的有效寿命中完成对海王星的绕行探测。

美国的海王星探测计划

美国的行星探测计划开展的较早,在上世纪的七十年代他们发射了旅行者二号行星探测器,用于对太阳系内各大行星展开探索。

美国的旅行者二号曾经短暂造访过海王星

迄今为止,人类还并未对海王星进行环绕探测过,美国宇航局仅在1989年利用旅行者2号探测器对海王星进行了一次短暂的飞掠探测,目前包括美国在内,还并没有哪个国家有在2030年之前确保进行海王星探测的计划。

因此如果我国能在2030年之前发射海王星环绕探测器,那么很可能将创造对海王星的首次进行环绕性详细探测历史,并且这也将是对我国太空探测器深空远航方面的一次重大技术提升。

目前该工作得到了国家航天局民用航天预研项目的资助,期待这一深空探测计划早日实现。

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