這艘小型、低預算的航天器“深空1號”，目前正加速飛往小行星，計劃於1999年7月與其相遇，它可能會對未來的太空探索產生重大影響。它於10月25日從肯尼迪航天中心由德爾塔II型火箭發射升空，標誌著美國國家航空航天局“新千年計劃”的第一步，該計劃旨在創造新一代航天器，這些航天器將更便宜，並且更少依賴大型地面 crew 管理操作。
“深空1號”的成本僅為1.52億美元，這是一個非常低廉的價格：許多太空任務的成本至少是這個金額的數倍。但在其任務期間，該航天器將測試一套新技術。在化學火箭助推脫離地球引力後，“深空1號”將依靠離子發動機，這是首次將此類裝置用於推進。複雜的導航系統和內置於航天器的人工智慧將使其能夠對其任務做出決策，這種能力被比作阿瑟·C·克拉克的小說《2001：太空漫遊》中的虛構計算機 HAL 9000。
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道： 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保未來能夠繼續講述關於塑造我們今天世界的發現和想法的具有影響力的故事。
離子驅動，星際迷航劇集和其他科幻場景中的常見元素，其工作原理是首先用來自陰極的電子轟擊氙氣（一種常用在照相閃光燈裝置中的惰性元素）；這個過程從氙原子中剝離電子。然後，透過施加到發動機一側的精細金屬網格上的高壓加速產生的帶電原子（稱為離子）；離子穿過網格並射入太空。
氙氣以每小時超過 10 萬公里的速度從驅動器中噴出，產生微弱的藍色光芒。電子被髮射到氙離子的射流中以中和它們，從而防止它們因負電荷的積累而被吸引回航天器。為驅動器供電的電力由太陽能電池板提供，深空 1 號上的太陽能電池板也採用了創新設計：它們採用了透鏡來集中太陽光，從而提高了效率。
氙氣驅動 |
氙氣提供的加速度幾乎只是一個輕推：即使在最大推力下，“深空1號”的離子驅動器產生的力也小於10克重量。（在任務期間它不會以該水平執行，因為航天器沒有足夠的電力。）但是，由於驅動器以低速率使用氙氣——每秒少於三毫克——它可以連續執行數天或數週。透過其持久力，離子驅動器應將“深空1號”的速度提高近 13,000 公里/小時。化學火箭可能在短短幾分鐘內實現這一結果，但將需要比“深空1號”攜帶的 82 公斤氙氣多 10 倍的燃料。
離子驅動器已經在實驗室中進行了廣泛的測試。早期的版本使用汞或銫而不是氙氣，但這些材料引起了問題，因為它們傾向於凝結在發動機的外部。氙氣在常溫下是氣體，不發生化學反應，因此更加清潔。小型離子驅動器現在正在衛星 PanAmSat 5 上使用，但它僅用於保持衛星在其正確的軌道上。
“深空1號”上較大的離子驅動器是第一個用於長期推進的驅動器。如果它的效能像工程師們希望的那樣好，那麼未來由離子驅動器驅動的太陽系任務將不得不攜帶比原本更少的推進劑，因此體積會更小，建造費用也會更低。
對於遠離太陽的任務，可能需要太陽能電池板以外的其他電力來源，但這不應成為主要障礙。依賴鈽-238衰變產生的熱量的發電機過去曾被用於為前往遙遠區域的航天器供電，例如現在正在前往土星途中的卡西尼號。基於鈽-238的新型發電機目前正在開發中。
“深空1號”的另一項重大創新是其人工智慧的使用，這也可能降低未來任務的成本，因為它意味著更少的工程師需要跟蹤和監控航天器系統的每一個細節。該航天器支援一個軟體“遠端代理”，它可以監控車輛的整體狀態，並根據地面提供的高階目標，向各個系統發出其認為適當的命令。因此，航天器自行決定何時向地球傳輸資料，何時進行航向修正以及何時拍攝不同的物體。它向地面控制人員發出其總體健康狀況訊號，但不會例行傳送來自所有感測器的讀數。
支援遠端代理的是一個複雜的自動導航系統，該系統透過觀察恆星和小行星來識別航天器的位置。該航天器的計算機記憶體中儲存了 250 顆小行星的軌道。它每週會對幾顆小行星進行多次成像，並使用這些資訊來計算並可能修改自己的軌跡，方法是透過改變離子驅動器或單獨的化學推進器（燃燒肼，是航天器的標準配置）的推力水平。
如果一切按計劃進行，“深空1號”將於 1999 年 7 月飛越小行星 1992 KD 10 公里範圍內，並傳回在紫外線、紅外線和可見光下拍攝的影像。該任務隨後可能會擴充套件到接近一個被稱為威爾遜-哈林頓的太陽系天體，這是一顆被認為正在變成小行星的彗星（它已經燃燒掉了幾乎所有揮發性成分），以及一顆名為博雷利彗星的彗星。
但是，“深空1號”的科學前景退居其次，創新技術才是重點。透過使前往遙遠天體的複雜任務更經濟實惠，在飛行期間測試的系統等系統可能會開闢太陽系探索乃至更遠領域的新前景。