欧空局用于人造日食的 Proba-3 卫星精确编队进入轨道

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12月5日，两个航天器从印度发射升空，标志着太空任务技术的突破。 欧空局的两颗Proba-3卫星将精确编队飞行，将精确度保持在一毫米之内，这种组合可以让它们像是一个巨大的航天器。 这种先进的协调能力将使它们能够在太空中制造人造日食，从而对太阳微弱的外层大气--日冕--进行长时间观测。

Proba-3 的两个航天器精确编队飞行，相距约 150 米，在太空中形成一个外部日冕仪，其中一个航天器使太阳黯然失色，以便让第二个航天器研究原本看不见的日冕。 图片来源：ESA-P. 卡里尔

Proba-3由欧空局14个成员国和加拿大合作发射，旨在促进自主空间操作和精确机动。 该任务的重点是日冕，旨在填补关键的观测空白，并提高空间精确编队飞行的能力。

包括加拿大在内的14个欧空局成员国合作执行了Proba-3任务，以展示欧洲的尖端技术。 该任务旨在推进自主太空操作和精确卫星操纵，同时开启前所未有的科学发现。

欧洲中部时间12月5日11:34（格林尼治标准时间10:34，当地时间16:04），Proba-3搭载一枚四级PSLV-XL火箭从印度斯里哈里科塔的萨蒂什-达万航天中心发射升空。 升空约 18 分钟后，任务中的两颗卫星与火箭末级分离。

欧洲中部时间 12 月 5 日星期四 11:34（格林尼治标准时间 10:34，当地时间 16:04），Proba-3 号卫星搭乘 PSLV-XL 火箭从印度斯里哈里科塔的萨蒂什-达万航天中心升空。 图片来源：印度空间研究组织

卫星在初始调试阶段将保持连接，由位于比利时雷杜的欧洲空间安全与教育中心（ESEC）的任务控制中心进行管理。

欧空局技术、工程和质量部主任迪特玛-皮尔茨（Dietmar Pilz）指出："Proba-3号卫星已经酝酿多年，得到了欧空局促进太空新技术的通用支持技术计划的支持。 看到这项具有挑战性的事业进入轨道，我感到非常兴奋。"

国际空间研究组织 PSLV-XL 运载火箭上的 Proba-3 艺术家视图。 图片来源：ESA - P. Carril

Proba-3任务经理达米安-加拉诺（Damien Galano）补充说："今天的升空是欧空局Proba-3团队的所有成员以及我们的工业和科学合作伙伴期待已久的事情。 我非常感谢印度空间研究组织让我们完美地升入轨道。 现在，艰苦的工作才真正开始，因为要实现 Proba-3 的任务目标，这两颗卫星需要在相距一个半足球场的位置上实现精确到指甲盖厚度的定位。"

Proba-3从ISRO PSLV-XL运载火箭末级分离的艺术图。 图片来源：ESA-P. 卡里尔

"欧空局委托印度新空间有限公司（NSIL）执行 Proba-3 任务，我们深感荣幸，能够将卫星准确送入指定轨道，我们感到非常满意，"NSIL 主席兼常务董事 Radhakrishnan Durairaj 说。"这是一项雄心勃勃的任务，其轨道也是雄心勃勃：卫星被送入距离地球表面 60500 公里的高椭圆轨道。 达到这一轨道需要我们发射装置中最强大的 PSLV-XL 变体，其六个固体火箭助推器中配备了额外的推进剂。"

成对的 Proba-3 卫星将运行在一个高度椭圆的轨道上，远地点（或轨道顶端）约为 60000 公里，近地点为 600 公里。 Coronagraph 观测的基础是在两颗卫星之间形成人工日食，以及在远地点进行主动编队飞行实验，在卫星绕圈接近地球时进行被动编队飞行。 图片来源：ESA - P. Carril， 2013

Proba-3 遮挡航天器将在其轨道顶端向约 150 米外的日冕仪航天器投下一个精确控制的阴影，以产生日食，每次持续六小时。

欧空局的 Proba-3 任务科学家 Joe Zender 解释说："要达到 Proba-3 所要求的光学性能，除了让其掩星盘在一个单独的、受到严格控制的航天器上飞行之外，别无他法。如果距离再近一些，多余的杂散光就会溢出掩星盘的边缘，从而限制了我们对太阳周围日冕的近距离观察。"

2024 年 9 月，Proba-3 Occulter（前方）和 Coronagraph（背景）航天器在 Redwire Space 的洁净室中进行测试。 图片来源：Redwire Space

Proba-3的ASPIICS（日冕偏振测量和成像研究航天器协会）日冕仪的首席研究员、比利时皇家天文台的Andrei Zhukov解释说："尽管日冕很微弱，但它是太阳系的一个重要元素，其面积比太阳本身还要大，也是空间天气和太阳风的来源。"

"目前，我们可以用极紫外线对太阳进行成像，对日盘和低日冕进行成像，同时使用地基和天基日冕仪对高日冕进行监测。 这就留下了一个很大的观测空白，从大约 3 个太阳半径到 1.1 个太阳半径，Proba-3 将能够填补这一空白。 例如，这将使跟踪被称为日冕物质抛射的巨大太阳爆炸的演变过程成为可能，因为它们从太阳表面升起，太阳风向外加速。"

位于比利时雷杜 ESEC 的 Proba-3 任务控制中心。 图片来源：ESA-S. 布莱尔

欧空局局长约瑟夫-阿施巴赫评论说："Proba-3的日冕观测将作为精确编队飞行大型在轨演示的一部分进行。 证明欧洲这项新技术按预期运行的最佳方式就是产生前所未见的新科学数据。

"如今，在轨道上飞行一个 150 米长的航天器是不现实的，但如果 Proba-3 号确实能利用两个小型航天器实现同等性能，那么这项任务将为未来的太空工作开辟新的途径。 想象一下，多个小型平台作为一个整体共同工作，形成远视虚拟望远镜或阵列的情景。"

Proba-3的掩星器航天器对准太阳，利用它的掩星盘向日冕仪航天器投下精确控制的阴影。 这两个航天器采用多种定位技术，以达到毫米级精度： 全球导航卫星系统接收器、无线电链路、跟踪闪烁发光二极管的光学摄像机、反射激光器和阴影探测传感器。 图片来源：ESA-F. Zonno

如果 Proba-3 的初始调试阶段按计划进行，那么这对航天器将在新年年初分离，开始各自的检查工作。 任务的运行阶段，包括通过主动编队飞行对日冕进行首次观测，将在大约四个月后开始。

Proba-3飞行任务由西班牙Sener公司代表欧空局领导，协调欧空局14个成员国和加拿大的贡献。 西班牙的空中客车防务与航天公司建造了航天器，比利时的 Redwire Space 公司负责航天器的航空电子设备、组装和运行。 比利时的 CSL 公司开发了 Proba-3 的 ASPIICS 日冕仪，同样位于比利时的 Spacebel 公司开发了机载和地面段软件。 GMV 负责编队飞行系统和飞行动力学。

编译自/ScitechDaily