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  星塵號於1999年2月7日在卡角發射升空。  2000年3月-5月和2002年7月-12月,部分氣凝膠收集器進行星際塵埃採集。  2002年11月2日它從約3100千米處飛掠小行星5535,並拍攝圖片。  2004年1月2日飛越維爾特二號彗星。飛越彗星時從彗發收集到彗星塵埃樣品,拍攝了詳細的冰質彗核圖片。  2006年1月15日約凌晨5:10 EST(10:10 UTC),星塵號返回艙在猶他州大鹽湖沙漠著陸,著陸的確切地點位於北緯40°21.9',西經113°31.25'。返回艙的速度達到12.9 km/s(28,860 英里/小時)是進入大氣層最快的人造宇宙飛行器。  2011年2月15日,飛抵坦普爾一號彗星進行考察,該彗星成為首顆人類重複造訪的彗星。  2011年3月24日,主探測器耗盡燃料,關閉發射器。

  這次使用的飛船由洛克希德·馬丁宇航公司設計製造。這個輕量級飛船整合了不少元件。他們即使當前空間探索使用的也用於未來的太空探索任務。  包括深度空間操縱使用的推進劑,飛船總重量380公斤。主運載倉高度1.7米,大約與普通辦公桌大小相當。  星塵軟體系統叫VxWorks,是一種嵌入式作業系統,由風河系統(Wind River Systems)開發。

  

  彗星河星際塵埃由超低密度氣凝膠收集。超過1,000平方釐米的採集面積可收集各種粒子型別(彗星塵埃和星際塵埃)。  當飛船穿過彗星時,被捕獲的粒子衝擊速度為6100米/秒,大於步槍子彈發射速度的9倍。儘管捕獲的粒子比一粒沙還小,但是高速捕獲還是可能改變他們的外形和化學結構或者完全被汽化。  為了收集時不破壞它們,採集器使用了矽基固體材料,它有海綿那樣的多孔結構,99.8%的空間被真空填充,如果這種材料被空氣填充,它幾乎能在空氣中漂浮。氣凝膠密度只有玻璃的千分之一。當顆粒撞上氣凝膠,它就被埋在材料裡面,畫出比自己長200倍的胡蘿蔔形的軌跡,在此期間減速停止就像飛機跑道上滑行制動減速一樣。因為氣凝膠幾乎透明,又是也被叫做“藍煙”,科學家將利用這些軌跡尋找微小的顆粒。  氣溶膠儲存在樣品返回艙(Sample Return Capsule (SRC)),在返回大氣層時由主船體釋放,使用降落傘減速降落,剩餘部分將重新點火,進入繞太陽軌道。  星塵號與起源號使用相同的降落傘設計,2004年起源號太陽系探測器,因為設計錯誤沒有開啟降速傘而墜毀。星塵號著陸平穩,返回艙完好無損,估計時間誤差在一分鐘以內。

  CIDA儀是一個time-of-flight質譜儀,可以測定與銀碰撞板相遇的單個塵埃顆粒的成分。  星塵上的彗星和星際塵埃分析器(CIDA)的作用是,當塵埃遇到星塵探測器時,擷取和實時完成塵埃的成分分析。  CIDA根據比較飛行時間的差異分離離子的質量。裝置的工作原理如下:當塵埃顆粒碰撞上靶點,離子通過電場被提取出來。 通過靶點的極性,正負離子很容易被分開。被分離的離子穿過裝置,被反射到反射器,探測器就安裝在這裡。重離子需要更多時間穿越這個裝置,因此通過離子飛行時間可以計算出離子質量。  這個CIDA和安裝在Giotto和2個在哈雷彗星塵埃顆粒發現其化學成分獨特的資料的織女星計劃探測飛船是相同的裝置。它由入口,靶點,提取器,飛行之間質譜儀(TOF mass spectrometer)和離子檢測器組成。  負責CIDA的合作研究者,德國慕尼黑馬克斯·普朗克學院宇宙物理學研究所的Jochen Kissel研製了此裝置。電子硬體設計由德國施韋欽根的von Hoerner & Sulger 有限公司完成。CIDA的軟體由芬蘭氣象研究所開發。

  導航相機主要用於在飛越彗星時定位彗核,當然也能夠拍攝彗星的高解析度圖片。  導航相機(NC),是一個機械子系統,用於光學指導飛船接近彗星。 這樣飛船就能以適當的距離穿越彗星並能足夠的接近慧核,確保收集足夠的塵埃。相機也具有普通相機功能蒐集科學資料。這些資料包括接近和遠離彗核的時不同角度拍攝的廣角高解析度彩色圖片。這些圖片用於構建彗核的3D立體地圖,以更好的理解他的起源,地貌,有利於研究彗核礦物多樣性分佈,還能提供核旋轉狀態的資訊。 在接近和遠離氣體塵埃慧尾時,相機通過不同的濾鏡拍攝圖片。這些圖片將提供關於氣體成分,氣體和塵埃動態和氣象資訊(如果存在的話)。

  

  惠普爾罩用於保護飛船在彗發裡高速運動時免於遭受顆粒碰撞,緩衝罩是一個能阻止顆粒撞上的複合面板。  接下來,陶瓷布毯進一步消散和散佈顆粒碎片。三個覆蓋層保護主船體,另外2個用來保護太陽能電池板。複合捕獲器吸收所有粒度直徑小於1釐米的顆粒,保護主船體安全。

  The DFM裝置安裝在Whipple shield前端,監測環境中微粒的通量和大小的分佈。  這一裝置由芝加哥大學的Tony Tuzzalino負責研製,DFMI是一個高靈敏度裝置用於探測只有幾微米的微粒。它基於非常特別的極化塑料(PVDF),當被高速微粒碰撞或穿透時能產生電子脈衝。  塵埃通量檢測裝置(The Dust Flux Monitor Instrument (DFMI))由感測單元(Sensor Unit (SU)),電子箱(Electronics Box (EB)),和安裝在星塵飛船上的聲敏元件組成。SU被安裝在惠普爾罩,EB則裝在飛船外殼內部。
星塵號(Stardust)是一個美國發射的行星際宇宙飛船,主要目的是探測維爾特二號彗星。首次完成從彗星取樣返回任務。