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走,我們約會吧

  • 發佈時間:2015-07-17 02:32:14  來源:科技日報  作者:佚名  責任編輯:羅伯特

  從1960年美國向金星發射“先驅者5”號探測器開始探索太陽系的行星,到2015年“新視野”會面冥王星,傳統太陽系中所有行星都至少被人造太空船探訪過一次。人類遨遊太空的夢想從未停歇,讓我們一起盤點半個世紀裏深空探索器“與星共舞”的奇妙旅程。

  飛了9年半,橫跨48億公里,“新視野”號探測器在北京時間14日晚間,從位於太陽系邊緣的冥王星身邊“擦肩而過”。

  一場速度與激情的約會,“新視野”號探測器以每小時5萬公里的速度環顧冥王星,24小時的飛掠過程驚艷四座。

  至此,冥王星——這顆曾經的“太陽系九大行星”成員從未有任何航太任務到達的歷史將被改寫,“追星”的探測器又一次成為人類探索奧妙宇宙的功臣。

  從1960年,美國向金星發射“先驅者5號”探測器開始探索太陽系的行星,到2015年“新視野”會面冥王星,探測器通過飛掠行星拍攝照片、在行星表面硬著陸、繞行星飛行以及在行星上軟著陸的方式,改變著人們對地球“鄰居”的認識。

  “朱諾”與“伽利略”為木星做“體檢”

  當前,與冥王星親密約會的“新視野”號探測器是美國宇航局“新疆界”計劃實施的第一個探測項目,第二個探測項目則是2011年8月發射的“朱諾”號探測器,它如今還在飛往木星的途中, 預計到2016年7月將飛抵繞木星運作的軌道上。屆時,“朱諾”將完成對木星的32次軌道繞行。通過它的探測,科學家希望了解木星這顆巨行星的形成、進化和結構等。

  在“朱諾”之前,美國曾于1989年發射過專門探測木星的“伽利略”號探測器,歷時6年飛行,于1995年12月抵達環木星軌道。在運作7年多時間內創造多項記錄:繞木星運作34周,與木星主要衛星35次相遇,發回包括1.4萬張照片在內的3萬兆比特數據;在木星的三顆衛星上發現了地下液態鹽水存在的證據,第一次從軌道上對木星系統進行了完整考察,第一次對木星大氣進行了直接測量……獲得了大量有關木星的探測數據。

  “伽利略”號探測器呈不規則長形體,總重約2717千克,由木星軌道器和再入器兩部分組成。在到達木星前約150天時,兩者分離,軌道器環繞木星運作探測。軌道器上還裝有很多精密的探測儀器,如CCD錄影機、近紅外繪圖分光計、磁強計、高能粒子檢測儀等對木星磁層進行探索。

  “伽利略”號探測器原定約2年的使命先後被3次延長,北京時間2003年9月22日淩晨“伽利略”縱身“跳”入木星大氣層,以一種近乎自殺的方式使自己焚燬,為長達14年的太空之旅畫上了句號。

  而從1972年美國發射的“先驅者10”號探測器算起,人類已經向木星派遣了10多位探測“使者”。這些探測器以飛掠和環繞的方式為主,在圍繞木星系統運作期間,對木星進行多次全方位的“身體檢查”,以獲取大量珍貴資料。

  “水手10”與“信使”揭開水星的面紗

  水星距地球約9100萬公里,是太陽系裏最小的行星。與其他行星相比,人類對它的關注度顯然冷漠很多。迄今為止,只派出兩枚探測器——“水手10”號和“信使號”前去到訪。

  “水手10”號是人類設計的首個執行雙行星探測任務的飛行器,也是第一個裝備圖像系統的探測器,它的設計目標是飛越水星和金星兩大行星。

  1973年11月3日,由美國發射升空,先是從距金星5760千米的地方飛過,然後它繼續朝水星前進,分別在1974年3月29日、1974年9月21日、1975年3月6日掠過。因為“水手10”號每繞太陽一圈,水星正好繞兩圈,這使它每次回到水星時都是在以前的同一地點。在第三次

  掠過水星後,“水手10”號耗盡了使它保持穩定位置的氣體,因此無法再對水星作進一步研究。不過這3次近距離觀測已拍攝到了超過1萬張圖片,涵蓋了水星表面積的57%,這為水星的研究提供了最基礎性資料。

  “信使”號水星探測飛船于2004年8月3日升空,直接飛到水星只要3個月左右,但是為了儘量壓縮太空探測項目的開支,它在太陽系內進行了6年多的長途環繞漫遊:它要飛經地球一次、飛經金星兩次、環繞太陽15圈獲得足夠引力支援後,在第三次飛過水星時由於引力作用,“信使”號會先被猛烈甩向金星,然後借助“彈弓效應”,于2011年3月再次被彈向水星順勢“滑進”水星軌道,進行環水星飛行。

  “信使”號項目的持續時間只有1年,但最終這艘探測飛船運作了4年時間並向地球傳回超過28萬幅圖像。“信使”號探測器的考察結果顯示,水星上曾經存在劇烈的火山活動,這一改之前人類對水星的認識——它不是一個乏味而高溫的岩石星球,而是一個有著狂暴歷史的怪異行星。一些發現正逐漸讓我們了解為何這顆行星如此怪異,並進一步推斷銀河系中其他行星的一些情況。

  “雙胞胎”探測器尋找火星生命存在的證據

  當人類開始有能力掙脫萬有引力飛向太空時,首枚火星探測器也上路了。迄今為止,全球共進行四十多次火星探測計劃,成功登陸十余次,包括美國的“雙胞胎”火星車——“勇氣”號與“機遇”號在內,火星探測器中出了很多“明星”。

  “機遇”號是一個六輪太陽能動力車,六個輪子上有鋸齒狀的凸出紋路來適應地形,每個輪子都有自己的馬達。太陽能板陣列能夠在每個火星日産生約140瓦的電力,讓可充電式的鋰離子電池儲存電力並在晚上使用將近4個小時。它的車體作業溫度介於-40℃到40℃,車上的電熱器在必要時能支援放射性同位素,熱電機也提供基本的溫度控制。

  今年7月7日是“機遇”號火星探測器發射12週年。2003年7月7日,“機遇”號發射升空,2004年1月25日在火星表面安全著陸。根據美國宇航局最初的設想,“機遇號”只在火星上執行90天的任務。但一轉眼,它已經在火星上“摸爬滾打”了十多年,而且仍在正常工作。

  “機遇”號在火星上有眾多發現,如形成于酸性湖泊的岩石、隕石,而“機遇號”還將繼續在火星上進行探索,因為它發現一處包含形成水的黏土沉積層,意味著古老的火星可能有濕潤的環境,進而尋找到生命存在的證據。

  與“機遇”號探測器發達的行動能力不同,它的同胞兄弟——“勇氣”號具有一個“最強大腦”,它的“大腦”是一台每秒能執行約2000萬條指令的電腦,“頸”和“頭”是火星車上伸出的一個桅桿式結構,距火星車輪子底部高度約為1.4米,上面裝有一對可拍攝火星表面彩色照片的全景照相機作為“眼睛”。當“勇氣”號發現值得探測的目標,它會以6個輪子當腿,運動至目標面前,然後伸“手”進行考察。考察工具之一是顯微鏡成像儀,能像地質學家手中的放大鏡一樣,以幾百微米的超近距離對火星岩石紋理進行審視。另外還有穆斯鮑爾分光計和阿爾法粒子X射線分光計,可以用來進一步分析岩石構成。

  “勇氣”號在十多年的任務執行中,最大的收穫就是首次對火星土壤進行了取樣分析,獲得了一批寶貴數據,並意外發現了此前沒有料到的化學物質——橄欖石。

   “金星快車”探索金星大氣層的奧秘

  人類對其他行星的探索始於地球近鄰——金星。早在1960年,美國就向金星發射“先驅者5”號探測器,但這次任務因電池故障而失敗。到目前為止,人類已經向金星發了四十多枚探測器,其中成功飛掠十多次。

  去年,日本宇宙航空研究開發機構與東京大學研究小組宣佈,日本“曉”號金星探測器觀測太陽風獲重大突破。肩負探索金星灼熱原因的“曉”號探測器,自2010年成功發射至今,雖然接近了金星,但因主發動機發生故障未能成功入軌,目前一直環行在太陽周圍。

  而歐洲空間局的“金星快車”探測器,于2005年11月9日發射升空,2006年4月11日抵達並繞金星飛行,它繞飛金星工作8年,成為歐洲空間局最成功的探測器之一。“金星快車”攜帶有空間電漿體和高能粒子分析器、高解析度紅外傅立葉變換光譜儀、紫外與紅外光譜儀、無線電科學儀器、低頻雷達探測器和金星探測照相機等多種儀器,主要任務是對神秘的金星大氣層進行更精確的探測。而目前,該探測器燃料耗盡,無法繼續和地球聯絡。

  旅行者2號一次性拜訪:土星、天王星、海王星

  旅行者號探測器是1977年美國發射的兩顆行星探測器。它們巧妙地利用巨行星的引力作用,適時改變軌道,從而達到同時探測多顆行星及其衛星的目的。在探測了木星和土星後,旅行者1號目前已進入太陽系最外層邊界,成為飛離地球最遠的人造飛行器。

  旅行者2號探測器雖然速度較慢,不過倒是完成了最早“外太陽系大旅行”計劃的目標,成功連續訪問了木星、土星、天王星、海王星。

  旅行者2號在1981年8月25日最接近土星。旅行者2號使用雷達探測了土星大氣的密度和溫度,發現土星內層大氣溫度反而較高。

  旅行者2號在1986年1月24日在距天王星50679英里處掠過,成為首個掠過天王星的探測器,並隨即發現了10個之前未知的天然衛星。另外太空船亦探測了天王星由其自轉軸傾斜97.77°緣故而獨特的大氣層,並觀察了它的行星環系統。

  三年之後,旅行者2號在1989年8月25日最接近海王星。它獲取了海王星附近的帶電粒子、磁場等資訊,對海王星拍照還發現了一個大黑斑,但多年以後哈勃望遠鏡卻沒有觀測到,其中奧秘或許就永遠不得而知了。

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