撩开宇宙的面纱
1930年,美国天文学家恰巧发现了冥王星,由于计算错误,认为它很很重。20年前,全世界的教科书都认为太阳系有九大行星,最远的是冥王星天文学家发现在太阳系的尽头存在一个科伊伯带,以发现者荷兰裔美籍天文家科伊伯命名。科伊伯带是一个冰球天体的环带,至少有直径8千米的冰球5颗,1.6千米的冰球100万颗。冥王星就是其中最大的一颗,可能还有一颗更的冰球天体——阋神星。天文学家猜测:彗星来自科伊伯带。冥王星可能是中一颗彗星。
科学家早就猜测,尽管10~100万年才会有一颗巨大的彗星撞击地球,地球上的水和生命可能来自太空,主要来自于彗星。恐龙灭亡也许就是一颗彗星撞地球的结果。2004年,美国“旅行者-2”号探测器飞行140亿千米,在飞出太阳系时穿越科伊伯带,有了重大发现;后来,哈勃太空望远镜以及地球上的天文望远镜证实存在冥王星和科伊伯带。
2006年8月24日,根据体积大、引力大的行星定义,国际天文学会决定,将冥王星从九大行星“星籍”中开除,降格为矮行星。为了验证和察看冥王星的真实面目,2006年1月19日,美国“新地平线-1”号冥王星探测器发射升空;2015年7月14日,“新地平线-1”号最接近冥王星,将揭开冥王星的朦胧面纱。科学就是追求真实和真理。
宇宙空间真奇妙。宇宙空间科学的发展,离不开航天器。
航天器按执行的任务可划分为两类:第一类为无人航天器。它包括人造卫星、货运飞船月球探测器和行星际探测器等各种航天器;第二类为载人航天器。它包括宇宙飞船、空间站和航天飞机等。
航天器按运行轨道也可分为两类:第一类是环绕地球运行的航天器。它包括人造卫星、飞船、空间站和航天飞机等;第二类是克服地球引力飞往月球、火星、其他行星及行星际空间探测的航天器,包括登月飞船、火星飞船、各种行星和行星际探测器等。
如果想对地球进行观测,地球观测卫星就可以将地球看得清清楚楚、明明白白。但是地球观测卫星只能围绕地球运行,要观测其他星球就受到距离等因素的限制。
空间探测器
空间探测器是探索宇宙空间奥秘的航天飞行器和探测仪器。
空间探测器是宇宙探索的开路先锋,是宇宙探险家。它们是专门为观测地外星球而设计的,能走近其他星球进行“现场采访”,甚至就地考察,可以明察秋毫,洞察宇宙的奥秘。它们天生胆大勇敢、聪明心细,八仙过海,各显其能,在人类探索太空的发展史上写下光辉的一页。
空间探测器属于无人驾驶的太空飞行器。探测器通常用于执行某一特定探测、考察和调查的任务。先进的太空探测器通常具有一定程度的人工智能,以便于按实际情况来承担任务。
对月球和月球以远的天体和空间进行探测的无人航天器,又称为深空探测器。根据美国国家航空航天局对空间探测器的分类,探测器按任务分为月球探测器、行星探测器、行星际探测器、小行星探测器、彗星探测器和太阳探测器等。探测的主要目的是了解太阳系的起源、演变和现状;通过对太阳系内的各主要行星的比较研究,进一步认识地球环境的形成和演变;了解太阳系的变化历史;探索生命的起源和演变。空间探测器实现了对月球和行星的逼近观测和直接取样测,开创了人类探索太阳系内天体的新阶段。
给你一双慧眼
空间探测器装有各种科学探测仪器,执行空间探测任务。空间探测的主要方式有:
1. 远距离探测:在围绕地球的空间轨道上,对其他星体进行远距离探测。分析它们发出的光电磁波,研究它们的状态和变化,为人类进一步探索做好准备。
2. 近距离探测:耳闻不如眼见。空间探测器从月球或行星近旁飞过,进行近距离探测。
3. 长期探测:为了进行长期的反复观测,有时把探测器发射到行星的轨道上,成为行星的卫星。2007年1月,中国发射的月球探测器就属于这种方式。
4. 撞击探测。有时,为了更深一步了解星球,就进行各种方式的撞击测。人们想看看这个星球撞飞起来的尘土是由什么组成的,它的化学成分是什等等。
5. 硬着陆探测:人类发射探测器在月球、行星及其卫星表面硬着陆。利着陆之前的短暂时间进行探测,或降落后固定或活动探测。硬着陆就是利用降伞或气囊降落在地面。硬着陆简单但危险性很大。万一像个小乌龟,摔在别的球上,翻不了身,就等于白干了。
6.软着陆探测:人类又想了一个好办法。在月球、行星及其卫星表面软着陆,进行实地考察,也可将获取的样品送回地球进行研究。软着陆是先利用降落伞,下降到一定高度,然后在最后几秒起动反推火箭发动机,喷射出火焰和气流慢慢下降。软着陆是一种比较安全,但难度很大的方法。
如果到更远距离的深空探测,如太阳、太阳系、银河系、外星系等,这种测需要进行长期考察,时间少则几年、几十年,多则几百、几千万年甚至更长。探寻宇宙之谜
空间探测的范围集中在地球环境、空间环境、天体物理、材料科学和生命科学等方面。自1957年10月4日第一颗人造卫星发射上天,到2008年全世界已发射了300多个空间探测器。人类对宇宙空间的探测取得了丰硕成果,所获得的知识超过了人类数千年所获知识总和的千百万倍。
1958年1月31日,美国发射成功第一颗探测卫星“探险者-1”号。它首次探测到地球周围存在一个高能电子、粒子聚集的辐射带。这就是著名的范?艾伦辐射带。1958年底,美国发射的“先驱者-3”号探测器,在飞离地球10万千米的地方,又发现了第二条辐射带。这是利用人造卫星和空间探测器最初探测的典型成果。
从1960年美国发射第一颗天文卫星“太阳辐射监测”卫星开始,人类陆续发射了分别对X射线、γ射线、紫外线和红外线等进行观测的天文卫星。它们突破了地球大气层对天体辐射的阻挡,获取了来自宇宙空间整个频段的电磁辐射,实现了高灵敏度和高分辨率的观测,使对天体的观测频段扩大到紫外线、X射线、γ射线等地面无法观测的频段,从而不断揭示出宇宙的真实面貌。
从1958年开始,人类用人造卫星、宇宙飞船、空间站和航天飞机等作为探测手段,对近地空间的环境,如地球辐射带、地球磁层、太阳辐射、极光、宇宙线等进行了探测。美国的“探险者”、“轨道地球物理观测站”、“轨道太阳观测站”系列,苏联的“宇宙”号、“预报”号、“质子”号系列中的一部分,中国的“实践”系列等,借助携带的科学仪器,测量了地球大气层、电离层、磁层的基本结构并进行了研究,测量了太阳光辐射谱、空间粒子成分、高能电子、高能质子和太阳磁场等参量及其变化,探测了各类现象之间的相互关系等。通过对空间环境的探测和研究,为各类航天器的发射和飞行,宇航员的太空生活、太空行走和其他太空活动,提供了重要数据。
从1959年开始,人类已经跨过近地空间到月球,以至月球以外的深空进行探测活动。各种空间探测器相继考察了月球,拜访了太阳系的水星、金星、火星、木星、土星、天王星、海王星以及哈雷彗星等。其中对月球的考察最详细,甚至派遣了宇航员赴月球实地考察;对金星、火星不仅拍摄绘制了地形图,而且还多次发射无人探测器和探测者,在金星和火星表面着陆进行科学考察。科学家由此初步揭开了月球和太阳系各大行星的许多奥秘,回答了过去天文学家们争议不休的许多不解之谜。
探测空间粒
描绘星际地图
空间探测很危险,越是艰险越向前。1959年1月,苏联发射了第一个月球探测器——“月球-1”号,此后美国发射了“徘徊者”号探测器、月球轨道环行器、“勘测者”号探测器。60年代以后,美国、苏联/俄罗斯和欧洲先后发射了300多颗行星和行星际探测器、分别探测了金星、火星、水星、木星和土星,以及行星际空间和彗星。其中有“先驱者”、“金星”、“水手”、“火星”、“太阳神”,欧洲的“快车”系列等探测器。
空间探测很辉煌。美国在1977年8月发射的“旅行者-1”号探测器,成为第一个飞出太阳系的航天器。1989年5月,美国发射的“麦哲伦”号探测器,自1990年8月后一直绕金星飞行。1991年,“麦哲伦”号发现金星仍存在地质活动,激起了科学家的极大兴趣。太阳很远也很热,要探测太阳比进入火焰山难多了。也许探测器还在飞向太阳的途中,就被太阳烤焦融化了。太阳探测器要配备特殊的隔热“盔甲”,用极紫外成像仪,太阳成像仪观察拍照,不用担心太阳光晃眼;子探测仪、磁强计能测量日冕物质抛射和太阳耀斑。办法总比困难多。
全球总动员
空间探索是全人类的共同事业。世界上几个航天大国和空间机构先后制了一系列空间探索计划,如苏联的“月神”、“探测器”、“金星”、“火星测”、“织女星”、“福布斯”等计划;美国的“先驱者”、“海盗”号、“手”号、“旅行者”、 “勘测者”等计划等;欧洲空间局的“金星”、“火星计划;日本的“月亮女神”计划、印度的“月船”计划;中国的“嫦娥”、“父”计划等。深空探测的目标是考察太阳系内的天体和行星际空间环境,重点月球和火星,其次是金星、水星、木星、土星和海王星。空间探测器使人类走近了宇宙,也进一步认识了自己所在的地球。
人类在20世纪已经探测了太阳系的所有行星,还有彗星和小行星,取得了丰硕成果。这些探测大大加深了人类对宇宙的认识,改变了许多传统观念,为未来开发宇宙提供了极其宝贵的数据,并有望开拓人类新的生存空间。