第一次一趟造訪兩星

2007年9月27日升空的“黎明號”，是第一艘一趟造訪兩顆星——灶神星和谷神星的航天器。2011年5月3日，“黎明號”在距離灶神星120萬千米處對準灶神星拍攝了第一幅圖像。在環(huán)繞灶神星13個月后，“黎明號”采用離子發(fā)動機轉(zhuǎn)向，朝著谷神星飛去。2015年3月6日，“黎明號”在距離谷神星6.1萬千米處被谷神星的引力捕捉。

不過，“黎明號”在就快要到達谷神星時遭遇宇宙射線襲擊，不得不放棄直接靠近谷神星的路線，改為采用更長的迂回路徑，因此“黎明號”到達環(huán)繞谷神星的穩(wěn)定軌道的時間被推遲。好在這沒有影響“黎明號”的后續(xù)探測。

科學(xué)家為“黎明號”設(shè)計了距離谷神星越來越近的一系列圓形極地軌道。2015年4月23日.“黎明號”進入距離谷神星表面1.35萬千米的第一條觀測軌道，待了接近一個軌道周期（15天）。隨后，“黎明號”進入距離谷神星表面4400千米的第二條觀測軌道，待了21天。接著，“黎明號”進入距離谷神星表面1470千米的高位繪圖軌道，待了兩個月。此后，“黎明號”進入距離谷神星表面僅375千米的低位繪圖軌道，這也是“黎明號”的最終軌道。

經(jīng)過色彩強化的谷神星第一幅彩照（“黎明號”2015年拍攝）。

“黎明號”搭載的儀器包括一部分幅照相機、一臺可見光和紅外光光譜儀及一部伽馬射線和中子探測器。這些儀器檢測了谷神星的形狀和元素構(gòu)成。2015年1月13日，“黎明號”以接近哈勃空間望遠鏡的像素水平，對谷神星拍攝了首批圖像，它們顯示谷神星表面密布隕石坑，還有一個靠近科學(xué)家此前所觀測位置、反射率高的小區(qū)域。2015年1～4月，“黎明號”對谷神星拍攝了解析度越來越高、超過以往解析度的圖像。2015年10月，美國宇航局發(fā)布了由“黎明號”拍攝的谷神星真彩圖。2017年2月，“黎明號”在谷神星一個隕石坑中探查到了有機物。

“黎明號”重要時間表

2007年9月發(fā)射

2009年2月借助火星引力

2011年7月到達灶神星

2012年9月離開灶神星

2015年3月到達谷神星

2016年7月第一次任務(wù)延伸期開始

2017年11月第二次任務(wù)延伸期開始

總行程69億千米

離子推進 以小博大

“黎明號”是唯一一艘曾經(jīng)環(huán)繞過兩個天體（分別是谷神星和巨型小行星灶神星）的航天器，這有賴于“黎明號”卓有成效的離子推進系統(tǒng)。

“黎明號”的3個離子推進單元（也叫離子推進器或離子發(fā)動機，直徑均為30厘米）可在兩根軸上移動，從而讓“黎明號”的質(zhì)量中心在“黎明號”的任務(wù)期內(nèi)移動，也讓“黎明號”的姿勢控制系統(tǒng)采用離子發(fā)動機來幫助控制“黎明號”的姿勢。其中，兩部離子發(fā)動機為“黎明號”完成全部任務(wù)提供足夠的動力，另一部發(fā)動機為備用。實際上，“黎明號”升空后這些發(fā)動機都被使用過，但每次只用—部。“黎明號”不使用離子發(fā)動機的時間每周只有幾小時，這幾小時內(nèi)“黎明號”把自己的天線指向地球?！袄杳魈枴睘檫_到第一條科學(xué)軌道所需的總推進時間為979天，整個任務(wù)期的推進時間超過2000天，大大超過美國宇航局“深空1號”航天器678天的總推進時間。

離子發(fā)動機采用電荷把來自氙燃料的離子可加速到的速度，是采用化學(xué)燃料發(fā)動機可加速到的速度的7～10倍。電量和氙燃料的輸入可被調(diào)整。從而讓發(fā)動機加速或減速。離子發(fā)動機不費燃料，在最大推進時每秒消耗氙僅為大約3.25毫克?！袄杳魈枴痹诒话l(fā)射時所攜帶的氙燃料為425千克。之所以選擇氙，是因為它是惰性元素，易于密集存儲，原子相對重，因此與其他候選推進劑相比能提供相對大的推力。在發(fā)射時，儲存在燃料箱中的氣態(tài)氙的密度比水的密度大得多。在最大推力時，每一部離子發(fā)動機產(chǎn)生的總推力是91毫牛頓，與你手拿一本筆記本所需的力量相當。

美國宇航局第一部離子發(fā)動機（1964年）。

在高速路上不可能采用離子發(fā)動機，因為哪怕開到最大“油門”，“黎明號”的離子發(fā)動機也需要4天時間才能讓“黎明號”的速度從0加速到每小時100千米。雖然離子發(fā)動機的推進力看似微不足道，但在整個任務(wù)期中由離子推進帶來的速度總改變與把“黎明號”送進太空的德爾塔二型火箭（包括9個固體燃料助推器，再加火箭的第一、第二和第三級）帶來的速度總改變相當，這是因為離子推進系統(tǒng)會運作數(shù)千天，而不像德爾塔二型火箭那樣只運作幾分鐘。

電力系統(tǒng)為“黎明號”上所有設(shè)備（其中包括離子發(fā)動機）提供電力?！袄杳魈枴庇袃蓮?zhí)柲茈姵匕澹渲忻恳粡堥L8.3米，寬2.3米。每一張?zhí)柲茈姵匕迳隙几采w5740只光電池，這些電池能把自己接收到的太陽能中的大約28%轉(zhuǎn)化為電力。在地球上，這兩張?zhí)柲茈姵匕蹇砂l(fā)電的功率為10千瓦。兩張?zhí)柲茈姵匕宸謩e位于“黎明號”主體的兩側(cè)，用萬向架固定和連接，這樣它們就可被調(diào)整到任何角度以面朝太陽。一只鎳氫電池和相關(guān)充電設(shè)備在“黎明號”發(fā)射期間為它供電，并且在“黎明號”的太陽能電池板不面朝太陽時為“黎明號”供電。

谷神星上的刻瑞斯隕石坑給了不少科幻作家創(chuàng)作靈感。