走,我們約會吧
- 發(fā)布時間:2015-07-17 02:32:14 來源:科技日報 責(zé)任編輯:羅伯特
從1960年美國向金星發(fā)射“先驅(qū)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(tǒng)太陽系中所有行星都至少被人造太空船探訪過一次。人類遨游太空的夢想從未停歇,讓我們一起盤點半個世紀(jì)里深空探索器“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,從位于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(huán)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(jīng)的“太陽系九大行星”成員從未有任何航天任務(wù)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(fā)射“先驅(qū)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(dāng)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(fā)射的“朱諾”號探測器,它如今還在飛往木星的途中, 預(yù)計到2016年7月將飛抵繞木星運行的軌道上。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(xué)家希望了解木星這顆巨行星的形成、進化和結(jié)構(gòu)等。
在“朱諾”之前,美國曾于1989年發(fā)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(huán)木星軌道。在運行7年多時間內(nèi)創(chuàng)造多項記錄:繞木星運行34周,與木星主要衛(wèi)星35次相遇,發(fā)回包括1.4萬張照片在內(nèi)的3萬兆比特數(shù)據(jù);在木星的三顆衛(wèi)星上發(fā)現(xiàn)了地下液態(tài)鹽水存在的證據(jù),第一次從軌道上對木星系統(tǒng)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(guān)木星的探測數(shù)據(jù)。
“伽利略”號探測器呈不規(guī)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(huán)繞木星運行探測。軌道器上還裝有很多精密的探測儀器,如CCD攝像機、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年的使命先后被3次延長,北京時間2003年9月22日凌晨“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毀,為長達14年的太空之旅畫上了句號。
而從1972年美國發(fā)射的“先驅(qū)者10”號探測器算起,人類已經(jīng)向木星派遣了10多位探測“使者”。這些探測器以飛掠和環(huán)繞的方式為主,在圍繞木星系統(tǒng)運行期間,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,是太陽系里最小的行星。與其他行星相比,人類對它的關(guān)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(shè)計的首個執(zhí)行雙行星探測任務(wù)的飛行器,也是第一個裝備圖像系統(tǒng)的探測器,它的設(shè)計目標(biāo)是飛越水星和金星兩大行星。
1973年11月3日,由美國發(fā)射升空,先是從距金星5760千米的地方飛過,然后它繼續(xù)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
掠過水星后,“水手10”號耗盡了使它保持穩(wěn)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(chǔ)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,但是為了盡量壓縮太空探測項目的開支,它在太陽系內(nèi)進行了6年多的長途環(huán)繞漫游:它要飛經(jīng)地球一次、飛經(jīng)金星兩次、環(huán)繞太陽15圈獲得足夠引力支持后,在第三次飛過水星時由于引力作用,“信使”號會先被猛烈甩向金星,然后借助“彈弓效應(yīng)”,于2011年3月再次被彈向水星順勢“滑進”水星軌道,進行環(huán)水星飛行。
“信使”號項目的持續(xù)時間只有1年,但最終這艘探測飛船運行了4年時間并向地球傳回超過28萬幅圖像?!靶攀埂碧柼綔y器的考察結(jié)果顯示,水星上曾經(jīng)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巖石星球,而是一個有著狂暴歷史的怪異行星。一些發(fā)現(xiàn)正逐漸讓我們了解為何這顆行星如此怪異,并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(jù)
當(dāng)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(nèi),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(yīng)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產(chǎn)生約140瓦的電力,讓可充電式的鋰離子電池儲存電力并在晚上使用將近4個小時。它的車體作業(yè)溫度介于-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(fā)射12周年。2003年7月7日,“機遇”號發(fā)射升空,2004年1月25日在火星表面安全著陸。根據(jù)美國宇航局最初的設(shè)想,“機遇號”只在火星上執(zhí)行90天的任務(wù)。但一轉(zhuǎn)眼,它已經(jīng)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(fā)現(xiàn),如形成于酸性湖泊的巖石、隕石,而“機遇號”還將繼續(xù)在火星上進行探索,因為它發(fā)現(xiàn)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(huán)境,進而尋找到生命存在的證據(jù)。
與“機遇”號探測器發(fā)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”是一臺每秒能執(zhí)行約2000萬條指令的計算機,“頸”和“頭”是火星車上伸出的一個桅桿式結(jié)構(gòu),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(dāng)“勇氣”號發(fā)現(xiàn)值得探測的目標(biāo),它會以6個輪子當(dāng)腿,運動至目標(biāo)面前,然后伸“手”進行考察??疾旃ぞ咧皇秋@微鏡成像儀,能像地質(zhì)學(xué)家手中的放大鏡一樣,以幾百微米的超近距離對火星巖石紋理進行審視。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巖石構(gòu)成。
“勇氣”號在十多年的任務(wù)執(zhí)行中,最大的收獲就是首次對火星土壤進行了取樣分析,獲得了一批寶貴數(shù)據(jù),并意外發(fā)現(xiàn)了此前沒有料到的化學(xué)物質(zhì)——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于地球近鄰——金星。早在1960年,美國就向金星發(fā)射“先驅(qū)者5”號探測器,但這次任務(wù)因電池故障而失敗。到目前為止,人類已經(jīng)向金星發(fā)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(fā)機構(gòu)與東京大學(xué)研究小組宣布,日本“曉”號金星探測器觀測太陽風(fēng)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(fā)射至今,雖然接近了金星,但因主發(fā)動機發(fā)生故障未能成功入軌,目前一直環(huán)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(fā)射升空,2006年4月11日抵達并繞金星飛行,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?!敖鹦强燔嚒睌y帶有空間等離子體和高能粒子分析器、高分辨率紅外傅立葉變換光譜儀、紫外與紅外光譜儀、無線電科學(xué)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(wù)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(xù)和地球聯(lián)絡(luò)。
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(fā)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(wèi)星的目的。在探測了木星和土星后,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(biāo),成功連續(xù)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(fā)現(xiàn)土星內(nèi)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,并隨即發(fā)現(xiàn)了10個之前未知的天然衛(wèi)星。另外太空船亦探測了天王星由其自轉(zhuǎn)軸傾斜97.77°緣故而獨特的大氣層,并觀察了它的行星環(huán)系統(tǒng)。
三年之后,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、磁場等信息,對海王星拍照還發(fā)現(xiàn)了一個大黑斑,但多年以后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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