1992年7月，亞特蘭蒂斯號太空梭將歐洲的可回收衛星平台—尤里卡送入軌道。尤里卡是一獨特的、可重複使用的空間設備，它滿足科學和套用兩方面用戶的要求。同時，它也是歐洲在航天領域走向獨立的重要一步。
基本介紹
- 中文名：尤里卡衛星
- 研發室：歐空局(ESA)
- 總重量：：4500kg
- 燃料裝載：750kg
- 有效載荷：1500kg
簡介,背景介紹,設計準則,性能特點,飛行方案,科學利用,飛行特點,有效載荷,執行任務,
簡介
1978年，歐空局(ESA)在進行空間實驗室後繼研製計畫時首次提出了獨立研製歐洲的可回收衛星平台的計畫，即尤里卡計畫。當時，空間實驗室的研製及ESA太空人對它的套用標誌著歐洲在載人航天領域的初步探索。當時歐洲許多科學家和政治家在關於與美國合作研製空間實驗室之外繼續從事載人航天領域方面沒有明確的準則。加之70年代末歐洲普遍糟糕的經濟形勢，迫使ESA在航天領域的總投資只能限制在每年7000MAU，致使歐洲不可能拿出錢來研製自己的載人航天飛行器。
另一方面，歐洲又害怕長期放棄在載人航天領域的活動會使他們最終不能分享近地環境中有吸引力產品的商業研製。
這兩方面的因素促使歐洲各國同意ESA的建議，即考慮一個適度而且循序漸進的空間實驗室計畫，使歐洲每年既有適度的投資，又能跟上國際潮流。1981年12月，歐空局理事會決定著手無人駕駛、可回收衛星平台—尤里卡的研製。
背景介紹
歐空局計畫於1991年末或1992年初由太空梭發射的尤里卡衛星目前正在德國進行系統質量檢驗。歐空局已任命了任務專家，負責在太空梭進入軌道的第一天進行尤里卡衛星的部署工作。
在6-- 9個月約飛行中，尤里卡將進行大量的、不同的微重力試驗。其它空間科學和技術試驗包括：太陽觀測、電推進和利用歐空局的奧林帕斯衛星進行軌道內通信試驗。完成飛行後，衛星將下降到較低的軌道，由太空梭帶回地面並進行修理，為1994年中期的第2次飛行做準備。
尤里卡衛星能攜帶1噸重的有效載荷，其中75%用於微重力研究。衛星總重4.5噸，是目前歐洲最重的自由飛行太空飛行器，它將由歐洲航天操作中心（ESOC）控制。
為發射、部署和修理尤里卡衛星，NASA向歐空局分別索價1410萬和390萬美元(均為1952財年幣值)。
設計準則
尤里卡系統的設計基於下列準則：
—由太空梭送入軌道，在與航天牡機分離後，由ESA的歐洲空間控制中心(ESOC)進行控制，進入自由飛行狀態，最後由太空梭帶回地球；
—在10年期間進行5次飛行；
—具備空間實驗室和傳統衛星的優點，即有足夠的質量和功率，不低於6個月的飛行時間，軌道高度不高於600公里，無污染的環境，足夠的定向精度和高度穩定，以及極低的剩餘艙內加速度；
—有效載荷的尺寸與歐洲的經濟狀況相適應；
—發射的操作費用要儘量減少；
—研製費甩要儘可能降低，即要儘可能多採用歐洲已有的硬體；
性能特點
尤里卡的性能特點：
項目 性能特點
重量 總重量：4500kg 燃料裝載：750kg 有效載荷1500kg
容積 有效載荷艙容積8. 5m
功率 太陽陣輸出：5000w 用於有效載荷1000w峰值1500w
熱控制 液態氛利昂循環系統1200w， 多層隔熱
管理 高速：256Kb/s下行(s波段) 低速：2Kb/s 上行(s波段) 存儲能力：128Mbt 平均P/L匯流排能力：1. 5Kb/s 姿態控制 士1
微重力 10g<1Hz 10g>100Hz
軌道 高度：525Km 傾角：28. 5
飛行時間 工作6個月，休息3個月
設計壽命 5次飛行或10年
往返周期 從回收到下一次發射時間為2年
飛行方案
太空梭在400公里高度上用遙控機械臂將尤里卡推出載荷艙，在尤里卡展開過程中，歐洲空間控制中心(ESOC)將檢查它的完好情況。如果無問題，ESOC將接管尤里卡的飛行控制任務。這時，尤里卡將使用它自己的推進系統爬升到500公里的高度，並在這個軌道上飛行6個月或更長的時間。飛行任務完成後，尤里卡將再次用自己的推力系統進行變軌，即下降到與太空梭交會的高度並由太空梭回收。回收後，尤里卡將被運回不萊梅基地並準備下一次飛行。
在尤里卡的展開和返回過程中，ESOC使用三個地面站對它進行控制，它們分別位於拍斯(澳大利亞)，Maspalomas(卡那雷群島)，庫魯(法屬蓋亞那)。在尤里卡在軌正常運行期間，只使用前兩個地面站。
科學利用
尤里卡1已於1992年7月31日由亞特蘭蒂斯號太空梭發射，其運行軌道高度為515公里，低地軌道有效載荷運載能力為1000公斤，能向有效載荷提供1000瓦的功率。有效載荷包括5個多用戶設施，將完成26項實驗，還有10台用於做空間科學、空間技術和微重力實驗的儀器。在完成飛行任務後，尤里卡1計畫於1993年4月22日由亞特蘭蒂斯號太空梭回收。
飛行特點
尤里卡1飛行任務的主要特點之一是飛行時間長於其他飛行器，實驗主要集中於微重力方面。同時，它還適合做技術驗證實驗，如驗證那些將來在太空有用的技術。尤里卡飛行也適合做太空科學試驗，因為它具有以下特點：
—這次飛行長達6-9個月，能提供較長的觀察時間；
—尤里卡的高度在480-515公里，正好在地球大氣層外；
—尤里卡一直指向太陽，可為太陽觀測實驗提供一個比較合適的平台；
—實驗結果在返回地面後再進行分析。
有效載荷
①尤里卡的微重力有效載荷包括：
自動鏡面爐(AMF)該儀器是用來從液態相生長均勻單晶體的光學輻射爐。自動鏡面爐有一個橢圓形鏡子，在鏡子的一個焦點上有一個光源，樣品放在鏡子的另一個焦點上加熱、熔化。將樣品慢慢地從爐子中拉出，從而達到定向固化的目的。用這種加工爐可生產出電子工業所需的大直徑勻質單晶材料。
另一反應器是梯度反應器，用於研究溶液熱徙動Soret效應。熱徙動是由溫度的梯度引起的質量遷移過程。它可導致溶液混合物中組成成份的分離。在地球上，由於受對流的影響非常嚴秉而無法度量。在太空中，用熱擴散係數與恆溫擴散係數比就可測量熱徙動的效應。由於熱徙動需要較長的時間才能達到平衡，尤里卡1的長期飛行正好提供一個很好的機會。
溶液生長實驗是用20個裝有二元混合試劑的試管，試管兩端溫度相差80C，實驗結束後，試管兩端各分離出1. 5毫升的樣品。這些樣品的成分在返回地面後再進行分析。
多爐裝置(MFA) MFA是在微重力條件下利用高溫對材料固化、晶體生長和擴散進行研究的裝置。在尤里卡1飛行任務中，這一裝置共有8個恆溫爐和4個溫度梯度爐。每個爐中裝有一種樣品。MFA和AMF不同，AMF只對樣品的一部分加熱，而MFA將對整個樣品進行加熱。用這種多爐裝置將進行鉛一錫一諦、砷化嫁等生長試驗以及液態合金界面現象、偏晶體合金混合以及熱徙動現象等方面的試驗和研究。
蛋白質結晶設備(PCF)蛋白質結晶是一個多參數問題，它包括生物材料純度的最佳選擇、PH值、溫度、濃度、添加劑和溶劑等多種因素。這套蛋白質結晶設備用於在各種嚴格規定的條件下觀察蛋白質的生長，它由12個採用雙重擴散工藝的反應器組成，侮個反應器包括4個室：兩個鹽溶液室，1個蛋白質室和1個緩衝反應室。所有室中都裝有無氣泡溶液，當達到微重力狀態時，蛋白質室，緩衝反應室和一個鹽溶液室連通，蛋白質分子和鹽離子穿過緩衝區相互擴散，使蛋白質分子結晶。在此飛行快要結束時，第二個鹽溶液室打開，增加緩衝室鹽溶液的濃度來穩定蛋自質的結晶。
②兩個單獨的儀器：
高精度恆溫器(H PT)在臨界溫度和一定壓強下，氣態和液態由於密度的不同而分開，在這一點上，液態和氣態的精確平衡表現出非常的特性：熱能力急劇增加，純淨的液體由於密度的自然波動變成霧狀，液體對溫度和重力的變化極其敏感。高精度恆溫器能使溫度穩定在100uko尤里卡1計畫選擇六氟化硫(SF6)做為實驗液體，因為它無毒，不易燃，有一個很易達到的臨界點。
表面力粘合器(SFA )表面力包括如下幾個方面：粘合力，摩擦力，冷膠接和燒結等。在地面上時，這些力由於遠遠小於重力，所以不能表現出來。目前，在地面上做表面力實驗還沒有取得可靠的數據。在10一10g的微重力條件下，這種實驗就可以做到。
③空間輻射實驗有效載荷
外空生物學和輻射研究設備(ERA)從無機物到生命的出現，以及生命的進化和繁衍，一直是個未揭開的謎。外空生物學的研究將為“生命”的概念提供一些新的信息，它可以使我們的研究超出地球的範圍。ERA是一個多用戶設備，帶有暴露在太陽、真空和深空環境中的生物實驗樣品。它能為科學家們提供一個在空間進行長時間試驗的機會。它可為科學家證明來自外星的生物分子在空間惡劣條件能否存活。
輻射劑量儀尤里卡1上安裝了幾個輻射劑量儀，所測得的劑量數據將與其他空間匕行的數據進行比較，並進行理論預測。
④用於空間科學研究的儀器
尤里卡上上裝有兩台儀器用來測量太陽常數，太陽輻射是地球大氣層能量的主要來源。輻射總量稍一變化，就影響地球的氣候。目前，太陽常數的變化還不能確定，尤里卡上的儀器將提供一些重要的新數據。
太陽光譜儀(SOSP) SOSP將測量170^-320納米的太陽光譜絕對輻射度、輻照度在太陽周期內可能發生的變化，以及引起太陽常數變化的波長範圍。太陽常數同時由其它儀器測得。尤里卡1將用3個SOSP對太陽170一320納米光譜間的太陽輻照度進行研究。一個光譜儀覆蓋紫外線區，一個覆蓋可見光區，另一個觀測近紅外區。
太陽常數及變化儀(SOVA)SOVA的主要任務是在不同的波長上高精度測量太陽常數、及其在極短期、短期和長期的變化情況以及光譜的分布。
蝕輻射計((ORA) ORA是用於在每個軌道上測量日出和日落時太陽射線密度來確定地球大氣中懸浮物和微量氣體密度的儀器。
廣角望遠鏡(WATCH)廣角望遠鏡是用來探測宇宙中的X射線。
⑤用於空間技術驗證的儀器
射頻離子推進系統(RITA )它將氛離子在靜電場中加速，能產生5-10毫牛的推力。該系統包括一個推進單元、一個功率調節單元(電子功率轉換器)及一個數字自動控制單元。
軌道間通信儀器((IOC)用於通過中繼通信衛星，與地面站進行延時無線電數據通信試驗的儀器。
先進的砷化嫁太陽陣(AS-GA)由於空間活動的需要，對太陽陣功率的要求將迅速提高。因為砷化嫁電池具有較高的轉換效率，所以它必將替代現在的光電設備。
ASGA包括兩個太陽能電池板。一個帆板主要用於研究光學聚能器和電池，另一個則用於研究不同種類的平面電池。ASGA實驗的主要目的是獲得不同種類砷化嫁電池的實時測量數據。
執行任務
尤里卡2和3飛行器的結構和所要執行的任務情況大致同尤里卡1，只是在飛行器底部增加了一個有效載荷安裝板並提高星一地間的通信能力。
尤里卡2和3飛行時間安排要看尤里卡1的回收情況和重新飛行的準備情況。所有有效載荷要在發射前12至18個月內交付。新儀器必須在發射前的18個月交付，以便檢查和組裝。重新整修的儀器要在發射前的12個月之前交付。發射後在軌時間為7個月。
尤里卡2和3將著重於以下幾個科學技術領域的試驗：
生命科學—宇宙輻射；生物對微重力的反應。
材料科學一一微重力環境下結晶物理學和晶體生長試驗；表面力與界面張力試驗。
空間科學—背景紫外線和輻射監測；太陽觀測；空間環境，包括塵埃和隕星的觀察。
地球觀測—地球表面光照和受熱。
技術試驗
—空間材料暴露試驗
—新技術在軌長期驗證(例如微波激射鐘、等離子開關和弧噴氣發動機)。
