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根據(jù)天文觀測,塵埃粒子在太陽系和整個銀河系中都普遍存在著。塵埃粒子和光子一樣,攜帶了空間中某一時空點的信息,根據(jù)塵埃粒子的起源地和它們的整體性質(zhì),可以了解塵埃形成區(qū)域周圍的空間環(huán)境。行星大氣周圍塵埃的各種動力學(xué)特性會影響行星的氣候演變。不僅如此,塵埃粒子還會對進行深空探測的航天器有重大影響,當(dāng)這些塵埃沉積在航天器太陽電池和光學(xué)敏感器等表面時,直接影響航天器的電位和性能,影響到光學(xué)敏感器的光學(xué)特性和圖像質(zhì)量。在行星際空間中,塵埃首先來自太陽系中大橢圓軌道運行的彗星,彗星表面可揮發(fā)冰狀物的升華氣壓把塵埃粒子推入周圍空間,較大顆粒的塵埃粒子獲得與彗星母體相同的軌道,繼而形成慧尾。盡管慧尾聚集了大量塵埃,但行星攝動、星體碰撞等其它效應(yīng)也會產(chǎn)生大量布于行星際間的塵埃。
除了彗星,塵埃的另一個重要來源就是小行星帶。小行星之間的碰撞產(chǎn)生的碎片的直徑有很寬的分布,其中一部分形成流星和黃道帶內(nèi)的塵埃云。一般認為,來自小行星的塵埃粒子的成分和結(jié)構(gòu)反映了小行星母體的成分和結(jié)構(gòu),該類塵埃大部分屬于硅酸鹽并富含鐵元素。它們的軌道有很小的軌道交角而且越來越接近圓形,這和來自彗星的塵埃的大橢圓軌道有明顯的區(qū)別。
塵埃也可能起源于銀河系內(nèi)各種不同的行星和恒星體,例如,富碳行星、紅巨星或超新星。所有這些星體為塵埃提供了典型的但不同的化學(xué)的和同位素的特征,通過同位素分析,就可以鑒別出古老隕石中太陽系形成之前的塵埃。
空間塵埃探測器的主要探測任務(wù)是探測塵埃的質(zhì)量、速度、飛行方向、化學(xué)成分及其同位素、所帶電荷情況和塵埃流的通量等??臻g塵埃探測器的結(jié)構(gòu)包括兩個重要的探測單元: 塵埃軌跡探測器和反射式質(zhì)譜計。整個裝置還包括底部的電子器件箱和旋轉(zhuǎn)機構(gòu),當(dāng)該裝置處于探測狀態(tài)時,為保證反射式質(zhì)譜計和塵埃軌跡探測器達到合適的指向角度,旋轉(zhuǎn)機構(gòu)內(nèi)的電機可以使裝置在垂直面內(nèi)傾斜一定角度,同時可以使塵埃軌跡探測器圍繞反射式質(zhì)譜計在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
隨著載人航天工程、探月工程和火星探測任務(wù)的實施,空間塵埃探測器的搭載將具有現(xiàn)實的可實施性。在地球周圍的軌道上,搭載方案有兩種,一種是搭載在高軌衛(wèi)星上,可以探測地球尾跡上的塵埃顆粒; 另一種是搭載在中低軌道航天器上,如空間站的外部,但這種情況下探測的塵埃數(shù)據(jù)容易受到地球周圍空間碎片的影響。在圍繞火星環(huán)繞的軌道上探測塵埃,可以更好地了解火星及其衛(wèi)星上的元素組成。此外,在地球和太陽引力平衡的拉格朗日點( L1,L2) 上放置塵埃探測器,可以使探測器具有很好的方向穩(wěn)定性,特別是位于L2點的塵埃探測器可以背向太陽和地球,易于校準和保護探測數(shù)據(jù)?,F(xiàn)階段,利用塵埃探測器探測從行星際空間飛往月球表面的塵埃是深空探測的一個方向,而且月球表面塵埃情況作為月球空間天氣的一部分,可以為未來建立月球基地,開采月球資源提供可靠的環(huán)境資料。經(jīng)過分析,利用登陸月球的著陸器進行探測,月球著陸器本身作為一個塵埃觀測平臺,同時也可以和月面天文望遠鏡平臺結(jié)合,利用這些平臺實現(xiàn)長時間的月球表面塵埃環(huán)境的探測。