书城工业技术遥远的使命——空间探测器
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第13章 “伽利略”号木星探测器

太空的“伽利略”

1989年10月18日,美国“亚特兰蒂斯”号航天飞机将“伽利略”号木星探器载入太空,并送上飞往木星的旅途。

“伽利略”号探测器以意大利科学家伽利略的名字命名。1609年12月,大利科学家伽利略制造了一架能放大33倍的望远镜,并用它发现了木星的一颗星。他后来又发现了3颗木星的卫星。这4颗卫星就是“木卫-1”、“木卫-2”“木卫-3”、“木卫-4”。400多年之后,为了纪念这位伟大的科学家,美国他的名字命名了世界第一颗大型木星探测器——“伽利略”号木星探测器。

“伽利略”号探测器重2718千克,装有两台发动机和最先进的科学观测仪器是当时世界上结构和性能最复杂、技术最先进的星际探测器。“伽利略”号是第个专门探访木星的探测器,主要科学目标是:探测星及其16颗卫星,并施放大气探测器直接进入木星大气层考察。

首航木星测器飞离“亚特兰蒂斯”号航天飞机后,首先飞向太阳。按照预定航线,“伽利略”号先于1990年2月掠过金星进行顺路探访,再于同年12月和1992年12月两次掠过地球,以充分利用它们的引力来加速,然后才正式踏上飞往木星的征途。1995年12月7日,“伽利略”号又经过3年的太空遨游,终于进入绕木星飞行的轨道,对木星大气层和辐射带进行了详细考察,揭示了木星的真面目。

“伽利略”号对木星的观测距离比先前发射的“旅行者”号近20倍,发回照片的清晰度比“旅行者”号高50倍以上。“伽利略”号用这样的火眼金睛,获得了不少重要发现。人类第一次完整地观测到木星、木星卫星及其磁场。

在长达10多年的太空飞行中,“伽利略”号探测器向地面发回了大量的数据和图像,使科学家获得不少重要发现。

它是第一个取得木星大气层气样的地球探测器。最先对木星4个卫星的内部进行了探测。曾多次近距离飞过木星的卫星,向地面发回了极其宝贵的数据和图片,其中包括雷雨到来之前,出现在木星大气层中的巨大的雷暴云图像。这场雷暴的闪电发出的光,比地球上最强的闪电光还要强100倍。1995 年12月7日,“伽利略”号拍摄到了木星的瓦斯气体照片。

根据搜集的资料,最有价值的发现是,探测到“木卫-2”的表层下可能存在着海洋。科学家认为,“木卫-2”上可能存在可供生命延续的重要物质——水。它极有可能成为太阳系中除地球外发现的第一个有液态水的天体。这使得“木卫-2”上存在微生物等早期生命形式成为可能。这让人类看到了外星生命存在的希望。

寻访丑陋小行星

“伽利略”号一专多能。它除了对木星及其主要卫星进行观测外,在飞往木星的途中,还顺访了许多天体,向地球送回了许多宝贵的信息。1991年10月,它经过小行星“加斯普拉”旁约16000千米处,获得了世界上第一张近距离的小行星图片。1993年8月,经过小行星“艾达”旁约2400千米处,首次拍到小行星的特写镜头,并发现“艾达”周围有卫星环绕。1994年,“伽利略”号还观测了“苏梅克?利维”彗星撞击木星的情况。

勇闯火山云

“木卫-1”是太阳系中最独特的一颗卫星。它是太阳系中除地球之外,唯一存在活火山的天体。“伽利略”号在对它进行多次近距离观测时,经历了两次“生与死”的考验!

早在1979年,“旅行者”号探测器就发现,“木卫-1”表面有火山喷发和大量熔岩流动,喷发物以1000米/秒的速度被抛出,抛射高度400千米。1996年6月,“伽利略”号首次对“木卫-1”进行观测时发现,其表与17年前相比有了很大变化。“木卫-1”会变脸,说明它的地壳一直在活动1999年7月3日,“伽利略”号再次观测“木卫-1”时,又发现了许多新的火山动迹象,十分惊奇。

1999年10月10日,“伽利略”号对“木卫-1”进行了一次最具冒险性的测。它来到距离“木卫-1”仅仅670千米处,近距离拍摄到了火山活动的情况“木卫-1”离木星的平均距离只有42万千米左右,“伽利略”号在复杂的引力和强大的辐射带之中穿行,掠过“木卫-1”。而1979年“旅行者”号从距“卫-1”只有20000千米处穿过时,计算机系统受到木星辐射带中高能粒子的严影响,造成死机8分钟,并引起计时误差。这次“伽利略”号最终有惊无险,发了高度清晰而壮观的图片。

2002年1月17日,“伽利略”号在飞经“木卫-1”的火山口的时候,冒险降到100千米高处。由于木星产生的巨大辐射,导致“伽利略”号内部计算机系死机、重启。探测器上的摄像机和其他一些科学仪器都自动关机。科学家们担可能会过早地失去对“伽利略”号的控制。“伽利略”号生命垂危。然而一天后,它又奇迹般从系统瘫痪中恢复,并近距离拍摄了迄今为止清晰度最高的木卫星表面图像。科学家们大呼:“天助我也!”

惊奇发现大冰山

“伽利略”号通过多次近距离观测,发现“木卫-1”是太阳系里最活跃的体:火山爆发达100多次,喷发出的火山烟柱高耸入云,到处布满了岩浆湖。“木卫-2”上,“伽利略”号探测器记录到一次巨大的火山爆发,几个月之内火山喷发出的岩浆扩散的面积有美国亚利桑那州那样大。在“木卫-3”上,“利略”号意外地发现了一个磁场。这是人类发现具有磁场的第一颗木星卫星,场比水星的磁场还要大。在“木卫-4”上,环形山比人们想象的要少得多,表面上有一条由25个直径十几千米的环形山,一个扣一个连成的大锁链。在这些大环形山里面还可以看到小环形山的凸起……

“伽利略”号拍摄的最详细的图片揭示:“木卫-2”上存在的冰山,很可能是由看不见的水流流动和旋转形成的。这为科学家们认为存在暗海的推测提供了证据。这一发现是“伽利略”号最有价值的探测成果,使“木卫-2”成为太阳系中继火星之后第二颗可能有生命形式存在、值得进一步进行探测的星球。

联合探测显身手

2002年1月,“伽利略”号和“卡西尼”号土星探测器在木星附近胜利会师。它们首次对木星进行了联合探测。

当“卡西尼”号探测器经过木星附近时,木星磁场顶层恰好接近探测器,而几百万千米外的“伽利略”号也处于磁场边界附近。与此同时,正在太空中工作的哈勃太空望远镜、钱德拉X射线太空望远镜以及地面上的射电望远镜也各显其能,在不同频段记录太阳风对木星磁场的影响。

科学家通过分析两颗探测器发回的数据,发现木星拥有太阳系行星中范围最大、强度最高的磁场。它的磁场直径是木星直径的100倍以上。在太阳发出的带电粒子流——太阳风的作用下,木星磁场的形状会发生变化。

告别太空

一颗探测器,为什么会牵动美国国家航空航天局上千名科学家的心?为什么会吸引全世界人们的目光?“伽利略”号经过13年的太空探索之后,燃料即将用完。为了在撞击时取得更多的木星资料,科学家们精心导演了“伽利略”号撞击木星的告别演出。

9月21日,“伽利略”号木星探测器运行到木星背面,然后以每小时约17万千米的速度坠入木星大气层。它与木星大气层摩擦的高温,使探测器发生剧烈燃烧,并最终坠毁于木星,结束了长达13年的使命。

美国1000多名科学家为“伽利略”号送行,全球无数报刊杂志电视广播报道“伽利略”号的壮举。这是从来没有过的。

当“伽利略”号发出微弱的告别声音时,许多平时表情冷峻、严肃的科学家,在回忆着与“伽利略”号相依为命的日子。与“伽利略”号同风险共患难的情景,让他们毫无表情的脸上挂着一行行眼泪。科学家仿佛听到“伽利略”号在烈焰中挣扎、毁灭的惨叫声,好像看见“伽利略”号慢慢倒下的残体。

当人类告别“伽利略”号探测器时,除了伤感之外,更多的是骄傲和自豪!人们不会忘记这位功勋卓越的“探木英雄”。如果伟大的天文学家伽利略的在天之灵知道,以他名字命名的探测器曾给人类带来如此多的发现,一定会感到无比骄傲。

我的太阳

自古以来,太阳就是人类崇拜的对象。从科学的角度来说,人类对太阳并不解。为了探究太阳,自20世纪60年代以来, 世界各国发射了许多太阳探测器,如联的“质子”号、“宇宙”号,美国的“太阳神”号、“先驱者”号、“旅行者号探测器等,都肩负观测太阳的使命。

“尤利西斯”号太阳探测器是美国国家航空航天局与欧洲空间局联合研制的个太阳探测器。以希腊神话中智勇双全的尤利西斯命名,英文名字是“奥德赛”。

“尤利西斯”号探测器主体是箱式结构,重370千克,长3米、宽3.3米、高米,有一个指向地球的1.65米直径的碟形高增益天线,用于与地面的通信联络;一三轴伸展螺旋磁强计;一台电磁导航磁强计和一台磁力磁向测量仪。为了避免其他备的干扰,有的仪器安装在远离探测器干扰源的地方。“尤利西斯”号探测器由核力供电。1990年10月6日,

美国“发现”号航天飞机将“尤利西斯”号探测器送入太空。