基本介紹
- 中文名：星塵探測器
- 發射時間：1999年2月9日
- 任務：探測維爾特二號彗星
- 發射時間：1999年2月9日
- 發射單位：NASA
- 返回時間：2006年1月15日
研發歷程,組成,氣凝膠樣品採集器,彗星和星際塵埃分析器,導航像機(NavCam),惠普爾罩,塵埃通量檢測器,帶回物品,
研發歷程
1999年開始的“星塵”項目總投資約1.68億美元(不包括飛船發射費用)，其中約1.28億美元用於“星塵”號飛船的研發，其餘用於項目控制。
1999年2月發射後，“星塵”號飛船就朝著距地球8.2億公里的“維爾特二號”彗星飛去。這顆彗星迄今僅圍繞太陽飛行過約5圈，其中絕大部分原始塵埃和氣體保存完好，研究該彗星有助於回答太陽系起源等基礎性問題。
為了實現與“維爾特二號”彗星最近距離的“親密”接觸，“星塵”號飛船繞太陽轉了3圈，跑了34億公里才遇到自己的“心上人”。2004年1月，書櫥大小的“星塵”號與“維爾特二號”彗核的最近距離達到240公里時，飛船上伸出的一個網球拍大小的塵埃採集器，成功捕獲到彗星物質粒子。飛船上的光學導航相機還抓拍了一些彗核照片，作為“約會”紀念。在2000年2月至5月和2002年8月至12月期間，“星塵”號還捕獲了太陽系星際塵埃粒子。科學家認為，這些粒子可能保留了太陽系誕生之前的宇宙構成信息。
飛越彗星時從彗星彗發收集到彗星塵埃樣品，拍攝了詳細的冰質彗核圖片。 2006年1月15日約凌晨5:10 EST (10:10 UTC)，星塵號返回艙在猶他州大鹽湖沙漠著陸, 接近美軍試驗場公路，以方便樣品物質運輸。著陸的確切地點位於北緯40°21.9'，西經113°31.25'。
返回倉的速度達到12.9 km/s (28,860 英里/小時)是進入大氣層最快的人造宇宙飛行器。NASA猶他發言人表明飛船在不到6分鐘時間內會經過鹽湖城－紐約市。猶他西部和內華達東部可以觀測到巨大的火球和音爆。這是首次收集彗星塵埃取樣返回任務，帶採樣返回地球。第二個樣品返回任務Hayabusa，收集小行星塵埃，2005年11月26日發射，2010年6月返回 . 除此之外，飛船還完成了其他任務。2002年11月2日它從3300千米的位置上拍攝了小行星5535 Annefrank的圖片。2000年3月-5月和2002年7月-12月, 另一部分氣凝膠收集器也捕獲了星際塵埃。 星塵號母船進行了“轉向操作”防止它進入地球，NASA考慮把它發射到另外的彗星或者小行星。與返回艙分離並轉向完成後,上面還有20公斤燃料。 華盛頓大學的Donald Brownlee是星塵計畫的首席研究員。
組成
氣凝膠樣品採集器
彗星和星際塵埃由超低密度氣凝膠收集。超過1,000平方厘米的採集面積可收集各種粒子類型(彗星塵埃和星際塵埃)。
當飛船穿過彗星時，被捕獲的粒子沖急速度為6100米/秒,大於來復步槍子彈發射速度的9倍。儘管捕獲的粒子比一粒沙還小, 但是高速捕獲還是能改變他們的外形和化學結構或者完全被汽化。
星塵太空艙和它展開的氣凝膠收集器為了收集時不破壞它們，採集器使用了矽基固體材料，它有海綿那樣的多孔結構，99.8%的空間被真空填充，如果這種材料被空氣填充，它幾乎能在空氣中漂浮。氣凝膠密度只有玻璃的千分之一。當顆粒撞上氣凝膠，它就被埋在材料裡面，畫出比自己長200倍的胡蘿蔔形的軌跡，在此期間減速停止就像飛機跑道上滑行制動減速一樣。因為氣凝膠幾乎透明，又是也被叫做“藍煙”，科學家將利用這些軌跡尋找微小的顆粒。
氣溶膠保存在樣品返回艙(Sample Return Capsule (SRC))，在返回大氣層時由主船體釋放，使用降落傘減速降落，剩餘部分將重新點火，進入繞太陽軌道。
提到降落還要說一下，星塵號與起源號使用相同的降落傘設計, 2004年起源號太陽系探測器，因為設計錯誤沒有打開降速傘而墜毀，星塵號著陸平穩，返回艙完好無損，估計時間誤差在一分鐘以內。
彗星和星際塵埃分析器
CIDA儀是一個time-of-flight質普儀，可以測定與銀碰撞板相遇的單個塵埃顆粒的成分。
星塵上的彗星和星際塵埃分析器(CIDA)的作用是，當塵埃遇到星塵探測器時，截取和實時完成塵埃的成分分析。
CIDA根據比較飛行時間的差異分離[離子]]的質量。裝置的工作原理如下：當塵埃顆粒碰撞上靶點，離子通過電場被提取出來。 通過靶點的極性，正負離子很容易被分開。被分離的離子穿過裝置，被反射到反射器，探測器就安裝在這裡。重離子需要更多時間穿越這個裝置，因此通過離子飛行時間可以計算出離子質量。
這個CIDA和安裝在Giotto和2個在哈雷彗星塵埃顆粒發現其化學成分獨特的數據的織女星計畫探測飛船是相同的裝置。它由入口，靶點，提取器，飛行之間質普儀（TOF mass spectrometer)和離子檢測器組成。
負責CIDA的合作研究者，德國慕尼黑馬克斯·普朗克學院宇宙物理學研究所的Jochen Kissel研製了此裝置。 電子硬體設計由德國施威琴根(Schwetzingen)的von Hoerner & Sulger 有限公司完成。CIDA儀軟體由芬蘭氣象研究院開發。
導航像機(NavCam)
導航相機主要用於在飛越彗星時定位彗核，當然也能夠拍攝彗星的高解析度圖片。
導航像機(NC)，是一個機械子系統，用於光學指導飛船接近彗星。 這樣飛船就能以適當的距離穿越彗星並能足夠的接近彗核，確保收集足夠的塵埃。相機也具有普通相機功能手機科學數據。這些數據包括接近和遠離彗核的時不同角度拍攝的廣角高解析度彩色圖片。這些圖片用於構建彗核的3D立體地圖，以更好的理解他的起源，地貌，有利於研究彗核礦物多樣性分布，還能提供核旋轉狀態的信息。 在接近和遠離氣體塵埃彗尾時，相機通過不同的濾鏡拍攝圖片。這些圖片將提供關於氣體成分，氣體和塵埃動態和氣象信息（如果存在的話）。
惠普爾罩
惠普爾罩用於保護飛船在彗發利高速運動時免於遭受顆粒碰撞，緩衝罩是一個能讓阻止撞上的顆粒的複合面板。三個覆蓋層保護主船體，另外2個用來保護太陽能電池板。複合捕獲器吸收所有粒度直徑小於1厘米的顆粒，保護主船體安全。
塵埃通量檢測器
The DFM裝置安裝在Whipple shield前端，監測環境中微粒的通量和大小的分布。這一設備由芝加哥大學的Tony Tuzzalino負責研製，DFMI是一個高靈敏度裝置用於探測只有幾微米的微粒。它基於非常特別的極化塑膠(PVDF)，當被高速微粒碰撞或穿透時能產生電子脈衝。
塵埃通量檢測設備(The Dust Flux Monitor Instrument (DFM))由感測單元(Sensor Unit (SU)), 電子箱(Electronics Box (EB))，和安裝在星塵飛船上的聲敏元件組成。SU被安裝在惠普爾罩，EB則裝在飛船外殼內部。
帶回物品
“星塵”號探測器曾首次將採集到的彗星物質送回了地球。通過對這些微小彗星物質（直徑僅有數百分之一毫米）進行分析，科學家們日前取得了一項令人倍感震驚的發現。
“星塵”號採集到的物質均來自“威爾德-2”(全稱為“81P/威爾德-2”)彗星。據領導對這些珍貴彗星物質進行分析的霍普·伊什教授介紹，“星塵”號採集到的物質的成份與先前科學家們的估計相差甚遠。通過對它們進行分析，科學家們不但了解到了大量有關太陽系形成初期的信息，而且還面臨著重新修訂目前有關彗星形成理論的問題。
