牛头怪5完成了首射NASA的月球大气和尘埃环境探测器LADEE贝尔纳多特联合帝国.docx

牛头怪5完成了首射NASA的月球大气和尘埃环境探测器LADEE贝尔纳多特联合帝国.docx

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牛头怪5完成了首射NASA的月球大气和尘埃环境探测器LADEE贝尔纳多特联合帝国

牛头怪5发射了LADEE

美国东部时间2013年9月6日晚11点27分，一枚美国轨道科学公司的牛头怪5型运载火箭从中大西洋发射场沃尔普斯岛0B工位发射升空，执行了首飞任务，将美国国家航空航天局（NASA）的月球大气和尘埃环境探测器（LADEE）成功送入了预定轨道。

月球大气和尘埃环境探测器（LADEE）任务概述

LADEE是几年中NASA的第五个月球任务（自2009年以来，月球勘测轨道飞行器／LRO、月球坑观测和感知卫星／LCROSS、阿耳特弥斯P1和P2、圣杯双胞胎月球探测器／GRAIL已先后执行了对月探索任务），而且也是自阿波罗项目结束以来美国的第七个探月项目（另外两个分别是20世纪90年代的克莱门汀探测器和月球勘探者探测器）。

此外自阿波罗17号以来，还有一些NASA的探测器因为其它目的和用途而造访过月球，比如20世纪80年代初，国际彗星探测者（ICE）因为要借由引力辅助而采用的运行轨迹，以及探险者49（RAE-B）为了更好的进行射电天文探测而进入月心轨道。

目前三个环绕月球运行的探测器中，2009年发射的月球勘测轨道飞行器（LRO）携带着一套研究月球表面和周边环境的科学仪器，另两个探测器阿耳特弥斯P1和P2原先是作为运行在地球轨道上的太阳物理学观测卫星使用，后来任务被扩展到了月球，以研究月球和太阳的相互作用，一旦LADEE进入月球轨道，它将成为目前第四个环绕月球运行的探测器。

由NASA的阿莫斯研究中心制造的LADEE质量248千克，携带有135千克的推进剂，这样它的总质量为383千克，探测器基于阿莫斯研究中心的模块化通用航天器总线所研制，这主要是因为NASA希望在未来的任务中使用通用设计和组件。

模块化通用航天器总线围绕着一系列单独的部件，或者说模块组成，就LADEE来说，它包括一个扩展模块，一个载荷模块，以及一个总线模块。

LADEE的扩展模块位于航天器的后部，包括探测器的燃料箱和推进系统，一部高性能远地点推进器（HiPAT）主发动机将提供455牛顿的推力，与此同时，四部更小的推进器将用于姿态控制。

推进剂方面，LADEE采用MON-3（为氮氧化物）氧化的肼燃料。

LADEE的载荷模块中包含有探测器三种科学探测仪器中的两种，而总线模块加上装配在探测器前部的散热器则构成了探测器的核心系统，LADEE拥有配电设备、电子设备、姿态传感器和计算机。

LADEE携带有49.6千克的仪器，三套主科学仪器分别是：

紫外-可见光光谱仪、中性粒子质谱仪和月球尘埃实验设备。

紫外-可见光光谱仪（UVS）包括两部望远镜和一套光谱仪，其中一部望远镜，将昼夜研究月球明暗界线或观测昼间月面区域中心。

另一部望远镜则指向太阳，寻找当光线通过月球大气时尘埃颗粒引起的太阳辐射通量变化。

光谱仪工作在0.23微米和0.81微米波段，即从一个极近的红外波段跨过可见光直至中紫外波段，光谱仪所获得的数据将允许科学家们研究月球大气的组成以及可以观察到的尘埃颗粒，科学家们希望通过仪器能在月球大气中找到离子化的水分子，UVS也是基于月球坑观测和感知卫星（LCROSS）上的仪器发展而来的。

LADEE上的第二套主科学仪器是中性粒子质谱仪，这是一种测量原子或分子丰度的仪器，通过对粒子离子化的磁场偏转地多少进行检测来确定它们的质量，这套仪器也可以测量已经离子化的样本。

这套仪器主要用于研究月球大气中贵重气体的存在，这能够揭示月球上发生的物理现象。

LADEE上的第三套设备名为月球尘埃实验设备（LDEX），它是一个粒子计数器，每当探测器探测到粒子时，通过离子化目标产生的电荷改变来测量尘埃的影响，LDEX可以检测到直径仅1微米的粒子。

除了上面这三种仪器，LADEE还携带了一套名为月球激光通信演示载荷的仪器，这是一项利用激光将数据传输回地球的技术实验，它可以提供比无线电信号更高的数据传输速率。

虽然安装有激光通信实验设备，但是LADEE的主下行链路仍旧是一套传统的无线电链路，它通过一部中增益天线和一个S波段链路工作，探测器周围安装有太阳能电池板，可以向一套28伏的可充电式锂离子电池充电，从而作为一个备份，总计它的太阳能电池板可以产生295瓦的功率。

牛头怪5火箭

轨道科学公司为本次发射选择了牛头怪5型运载火箭，这也是这种火箭的首次发射，牛头怪5是一种五级化的牛头怪4运载火箭，它包含有牛头怪4＋火箭的四级再加上一个星-37FM的第五级，它也是四种由和平卫士洲际弹道导弹发展来的牛头怪火箭中的一种，另外三种分别是牛头怪3、牛头怪4和牛头怪6，在其中只有牛头怪4已进行过发射，轨道科学也操作着牛头怪1和牛头怪2火箭，这两种火箭都是由民兵洲际弹道导弹发展来的。

牛头怪4的首射是在2010年4月22日，当时它携带着美国国防部高级研究计划局（DARPA）的HTV-2高超音速演示器从范登堡空军基地SLC-8工位发射升空，进行了一次亚轨道任务，五个月后，牛头怪4进行了第一次轨道发射，将天基太空监视系统（SBSS）卫星（编号USA-216）送入了预定轨道，又过了两个月，一枚牛头怪4从阿拉斯加州科迪亚克发射场LP-1工位成功发射了HAPS-STP-S26任务，这是一个包括6颗卫星和一个新型辅助肼推进系统（HAPS）的项目，接下来，牛头怪4又发射了第二次HTV-2任务，2011年9月27日，一枚牛头怪4＋运载火箭成功发射了战术星4项目。

由于轨道科学公司的牛头怪系列火箭是都基于导弹技术，所以被禁止用于商业发射，这样，它们的任务往往都是军事载荷，如果没有其它合适火箭的话，NASA有时也会使用这些火箭。

LADEE原计划作为圣杯双胞胎月球探测器（GRAIL）的一个次级载荷由德尔它II型火箭发射，但是由于圣杯任务的质量增加，LADEE只能从任务中移除，而那个火箭也不得不升级到德尔它II重型。

2011年9月发射升空的GRAIL包括两颗卫星，名为潮起和潮落，2011年12月31日，潮落首先抵达月球轨道，第二天，潮起也抵达了月球轨道，在成功的测绘了月球引力场后，GRAIL任务的卫星于2012年12月17日脱轨。

脱落的是和平卫士导弹的适配器，出于力学等方面的考虑，起到支撑这些作用

牛头怪5的前三级源自于和平卫士洲际弹道导弹，那是美国空军在冷战期间研制的一种战略武器，这三级的编号分别为SR118、SR119和SR120，为装备了固体燃料和液压矢量姿态控制能力的火箭，这三级也是牛头怪4上面的共通部分。

牛头怪5的第四级是一个星-48BV固体火箭发动机，发展自自旋稳定的星-48B固体火箭发动机，后者曾若干次应用于德尔它II火箭和航天飞机任务中，星-48BV有一个矢量喷管，提供了更精确的控制和自旋消除。

作为牛头怪4上的一种可选组件，星-48BV已经在战术星-4项目上用过一次，当牛头怪4安装这种第四级时，它就成为了牛头怪4＋型火箭，而标准的牛头怪4火箭第四级则采用的是猎户座38发动机。

牛头怪5的第五级使用一部星-37FM发动机，由于这是一种自旋稳定式发动机，它需要在点火启动前开始沿中轴滚转，从而在燃烧期间保持稳定。

星-37FM之前已在德尔它II火箭上使用过，并在1994年作为泰坦II（23）G发射克莱门汀探测器的上面级。

本次发射是基于和平卫士导弹的牛头怪火箭第一次从沃尔普斯岛发射，承担本次发射任务的0B工位之前已支持过4次牛头怪1火箭任务和不成功的阿连特技术公司（ATK）ALVX-1火箭任务。

在沃尔普斯岛的中大西洋地区航天发射场（MARS），有两个商业发射工位，0A和0B，0A建于20世纪90年代初，原本是为了支持大篷车运载火箭。

该发射场的下次发射被计划在了两周后，这也将是轨道科学公司的下一次发射，届时，一枚安达里士火箭将从0A工位向国际空间站发射轨道科学公司的天鹅座飞船。

0B工位的发射则被计划在了11月4日，一枚牛头怪1型火箭将发射ORS-3任务，这是一个包含至少25颗卫星的多载荷任务。