国家航空航天局已经着手制定一项近期空间任务:把从四个不同彗星上收集的彗星的尘埃和气体的样品送回地球。

美国的“取回多彗星样品”飞行将是美国首次广泛利用空间站回收能力的深空任务。

在1995年至2005年期间,国家航空航天局空间站的回收能力可以做到把从D'Arrest,HMP,Giacobini-Zinner和Tempel-2彗星收集的物质取回来。

苏联计划

在九十年代初期,当美国将要执行至金星的雷达任务和气候航天器到火星任务时,苏联就宣布了一系列高级的行星任务。国家航空航天局一些官员认为,美国这些飞行任务就其切边探测(cutting-edge exploration)和新设施(例如空间站)利用这方面潜力而言,无法与苏联相比拟。

“取回多彗星样品”任务被看作具有以低成本取回科学样品探测能力和利用空间站特有能力的一种方案。

这是一项多学科研究工作,它还将得出在太阳远侧太阳特性的图像。

此次飞行器拟于1992年发射,在1995年把第一个彗星样品取回空间站。

在拟定更豪迈的美国的彗星会合飞行对彗星作更详细研究之前,此项任务大约要花三年时间。

喷气推进实验室任务

任务设计师们认为,“取回多彗星样品”将直接补充在供审查的1988财政年度国家航空航天局预算中提出的更加豪迈的喷气推进实验室的彗星会合/穿透器任务。这次喷气推进实验室飞行,将拍摄Tempel-2彗星,并发射一个穿透器进入该彗星表面。

然而,有些担心:“取回多彗星样品”有可能被国会看作竞争,而不是看作对会合/穿透器任务的补充。

此次新的取回样品的飞行,在Goddard空间飞行中心被认为是用美国/国际彗星探测者航天器成功穿透Giacobini-Zinner彗星的直接继续。

Goddard空间飞行中心该航天器控制人员正在安排于1986年2月12日点燃航天器的推进器,把它置于轨道上,在此轨道上,于7月20日20点12分,月球引力将把它推进地球轨道上。

载有Giacobini-Zinner彗星尘埃的国际彗星探测者航天器将予以回收,尽管该飞行器不是为收集样品而建造的。

然而,“取回多彗星样品”任务有可能在国际彗星探测者航天器使用低成本的装有专门设计的收集装置的飞行器返回之前大约十年就能提供重要的彗星尘埃资料。

新方案的关键因素是,研制成本低的多学科使用的航天器,使国家航空航天局不只是一个科学领域从飞行中受益,Goddard空间飞行中心宇宙动力学家R · W · 法古哈尔(Robert W. Farquhar)认为,这大约要用2亿美元去办。

此次飞行的重要组成部分是空间站及其轨道机动飞行器(orbital maneuvering vehicle),国家航空航天局为此刚公布了招标。

轨道机动飞行器可以飞到离空间站几百英里处,把卫星收回来予以整修。

空间站

回收彗星尘埃任务将验证空间站及其回收飞行器支援深空作业的能力。Goddard空间飞行中心工程师们已经与研制机动飞行器的Marshall空间飞行中心工程师们讨论了回收事宜。

按照Goddard空间飞行中心设计师们的设想,“取回多彗星样品”飞行将包含:在1992年11月,用一枚轨道科学公司的轨道运输级火箭,从航天飞机上发射三个航天器。轨道运输级火箭是一个装有固体火箭发动机的商用末级助推器。

航天器之一将是根据国家航空航天局行星观测者计划而设计的1700英磅飞行器,或是一种类似的低成品设计。它拟装备日冕仪和X射线望远镜去观察太阳。为了节省费用,这种仪器大体上与原来为欧洲Ulysses太阳极任务而设计的但从未使用过的装置相同。这个航天器还将携带一个无线电科学舱。

两个装有彗发探测器、重550英磅的航天器,亦予以发射。

发射之后,这三个航天器将被分开,并按散开编队方式飞行。它们将像地球一样沿着环绕太阳的圆形轨道运行。

新的角度

当1993年8月后期与地球成90°时,大航天器上太阳仪器舱就能开始以从未达到的角度去拍摄太阳。当拍摄正在进行时,拟于1992年后期或1993年初期发射的欧洲索霍(Soho)航天器亦正在太阳与地球直接连线上拍摄太阳,以便从不同角度进行协调一致地观测。

到了1994年2月,这三个航天器便飞到相对于地球而言的太阳背后,拍摄太阳远侧的活动,而索霍则拍摄近侧情况。

除了拍摄,大航天器上X频带和Ka频带无线电科学舱将发射信号穿过日冕回来,提供关于日冕中电密度的资料。还将得到证实A · 爱因斯坦相对论的重要资料。

这三个航天器将不断环绕太阳,提供类似的太阳资料。至W95年7月,航天器在轨道上飞完一圈,并且再次接近地球,此时将与D'Arrest彗星首次相遇。

两个装有彗发探测器的航天器之一,其目标是于1995年7月27日以8.6英里/秒速度冲过D'Arrest彗星头部,收集彗核附近的尘埃和气体样品。

该探测器装有专门储存箱,收集彗星喷出的尘埃和气体,提供详细的化学组成样品。

当第一个探测器穿过彗星时,另外两个航天器将相隔一段安全距离。大航天器有助于为彗发探测器提供最终的目标资料。

相遇之后,该探测器将继续朝向地球飞行,在穿过彗星之后四个月,此时此地,它将点燃自身大的固体火箭发动机,进入大椭圆度的地球轨道。另外两个航天器将继续越过地球,准备第二次与彗星相遇。

第一个探测器将由以轨道运输级的末级火箭达到大环形轨道的轨道机动飞行器从地球轨道上予以回收。

此机动飞行器飞向与该探测器会合,自动对接,然后点燃其液体发动机,返回空间站,宇航员便在空间站上研究彗星尘埃和气体。

绕太阳飞行

在此期间,另外两个航天器将沿着太阳另一轨道飞行。当1996年1月30日回到地球附近时,第二个探测器的目标是,冲过Honda-Mrkos-Pajdusakova彗星(简称HMP彗星)。

与第一个探测器相同,第二个彗发航天器当它以15.7英里/秒速度通过彗头时将收集尘埃和气体样品。这个探测器接着朝向地球飞行,于1996年11月19日点燃它的火箭发动机,进入地球轨道。与第一个探测器相同,第二个飞行器也由空间站的轨道机动飞行器回收,返回空间站进行分析。

第一个回收的探测器在空间站上将重新装上无污染的尘埃和气体收集器。于1997年7月再次直接从空间站上发射。起自空间站的轨道,可以飞往Giaoo-bini-Zinner彗星。该探测器拟于1998年11月27日冲过彗星头部。一用以后,大航天器与该彗星会合并通过它,把详细资料发回地球。收集尘埃的飞行器将继续绕太阳飞行,于7月20点零5分回到地球轨道,由空间站作第二次回收。

按原定任务被回收的第二个探测器亦将装上新的固体发动机和新的收集尘埃设备。于1999年3月从空间站上再次发射,并在1999年8月28日冲过Tem-pel-2彗星,此时较大的与彗星会合的航天器将处于编队飞行。

接着该探测器将继续绕太阳飞行,并于3月20点零2分返回地球轨道,在那里再次由空间站回收。

如果空间站推迟回收航天器的计划,这些航天器可以无限期在地球轨道上飞行,直至空间站的轨道机动飞行器能够抵达这些航天器为止。

[Aviation Week Space Technology,1985年12月9日]