书城童书学生最喜欢的科普书:飞出地球的战车
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第15章 访问外星的使者——空间探测器(4)

2004年12月25日凌晨,“惠更斯”探测器脱离位于环土星轨道的美国“卡西尼”飞船,飞向土星最大的一颗卫星土卫六。土卫六上有富含有机物的海洋,与地球的原始状态特别相似。土卫六的探测和研究,对于人类揭示地球生命的诞生之谜起到极大的推动作用。2005年1月14日,探测器抵达土卫六上空1270千米的目标位置,同时开启自身的降落程序,穿越土卫六的大气层,成功登陆土卫六。

“惠更斯号”重319千克,外形像一个贝壳,前部有一个防热盾,配备有3个降落伞,以用于降落过程。“惠更斯号”上还安装了6台测量压力、温度、风速、大气成分的仪器,为科学家们分析土卫六提供了更加充足的数据。

知识点

土星环

在望远镜中观看土星,它就像一顶飘浮在空中的草帽一样。我们所看到的帽檐就是在天文学上被称为“土星环”环系。土星环由蜂窝般的太空碎片、岩石和冰组成。主要的土星环宽度从48千米到30.2万千米不等,以英文字母的头7个命名,距离土星从近到远的土星环分别以被发现的顺序命名为D、C、B、A、F、G和E。

光环的形成原因还不十分清楚,据推测可能是由彗星、小行星与较大的土卫相撞后产生的碎片组成的。土星光环结构复杂,环环相套,以至成千上万个,看上去更像一张硕大无比的密纹唱片上那一圈圈的螺旋纹路。所有的环都由大小不等的碎块颗粒组成,大小相差悬殊,大的可达几十米,小的不过几厘米或者更微小。它们外包一层冰壳,由于太阳光的照射,而形成了动人的明亮光环。

拜访木星的人间来客

木星木星是太阳系行星之冠,直径达1428万千米,体积是地球的1316倍,质量是地球的318倍。从地球上看木星,总放射着金色的光芒,表面有许多连绵不断而明亮的条纹,以及奇妙的大红斑点。科学家们认为,了解木星有助于揭开行星系统的起源之谜,找到太阳系形成和演化的模型。

迄今为止,已有四艘美国的深空探测飞船掠过木星和一艘探测器专程拜访过木星家庭,2011年8月一个新的探测器“朱诺”飞到木星领地,对木星展开了深入的探测。

“先驱者号”探测器

第一对拜访木星的是美国“先驱者10号”和“先驱者11号”两个探测器,它们是人类最先派到木星附近考察的探险者,也是采用在行星际漫游方式进行探测的好手,先后探测了木星、木星的卫星、土星和土星的卫星等。这种探测器重约260千克,为六棱柱体,高24米,最大直径27米。它们携带10多种仪器,能执行多项观测任务。

“先驱者10号”于1972年3月2日先踏上征途,经过1年零9个月的长途跋涉后,穿过危险的小行星带,闯过木星周围的强辐射区,于1973年12月3日与木星相会。它飞临木星时,沿木星赤道平面从木星右侧绕过,在距木星13万千米的地方穿过木星云层,拍摄了第一张木星照片,并进行了10多项实验和测量,向地球发回第一批木星资料,为揭开木星奥秘立下了头功。

科学家们原计划“先驱者10号”探测任务为21个月,但它“探测生命”之长远远超出了预期。直到2003年2月26日,美国国家航空航天局发言人才宣布,已经无法再收到“先驱者10号”太空探测器发回的信号,并将放弃所有的努力。这标志着这个31年前发射升空飞离太阳系的飞船最终告别了人类。

1973年4月6日,“先驱者11号”从地球启程,经过1年零8个月的漫长路程,1974年12月5日到达木星附近,从木星左侧4.2万千米的地方飞过木星北极上空。它掠过木星云层时,拍摄了300多张木星彩色照片,同时进行了各项科学考察。“先驱者11号”在探测了木星、土星和海王星后,于1989年飞出了太阳系。

“旅行者号”探测器

可以隐约见到木星风暴“大红斑”。1977年8月20日和9月5日,美国先后发射了“旅行者2号”和“旅行者1号”探测器,它们是木星的另一对拜访者。“旅行者号”的主体是一个扁平的十面棱柱体,顶端装有向地球发射信息的直径为37米的大型抛物面天线,左右两侧各伸出一根悬臂,长的一根是磁强计支柱,短的一根是科学仪器支架。“旅行者号”重800千克,携带有105千克的探测仪器,共计有10种,主要是行星及其卫星的摄像设备和各种空间环境探测设备。由于携带有更先进的观测仪器,它们首次观测到了木星背阳面的极光及木星的大红斑。

这两个探测器沿着两条不同的轨道飞行,在100天后,“旅行者1号”超过“旅行者2号”,并先期到达木星考察。1979年3月5日,“旅行者1号”到达距木星275万千米处,拍摄了木星及其卫星的几千张照片并传回地球。通过这些照片可以发现木星周围也有一个光环,还探测到木星的卫星上有火山爆发活动。

“旅行者2号”于1979年7月9日到达木星附近,从木星及其卫星中间穿过,在距木星72万千米处拍摄了几千张照片。

现在,“旅行者号”探测器都已飞出太阳系,飞向茫茫宇宙深处。

“伽利略号”探测器

1989年10月18日,美国“亚特兰蒂斯号”航天飞机把一个“伽利略号”木星探测器载上太空,这是美国国家航空航天局第一个专用于探测木星的航天器。

组装中的“伽利略号”这个专门探访木星的探测器重2550千克,装有两台用钚—238作燃料的发动机和最先进的科学观测仪器。它的主要考察目标是木星及其16颗卫星,并施放一个探测装置直接进入木星大气层考察。1990年2月9日,“伽利略号”飞过金星时作了顺路探访。

值得一提的是,1994年7月22日,“伽利略号”到达距木星1亿多千米的地方,观测到了“苏梅克—列维9号”彗星的碎片与木星相撞的壮观景象,并发回了第一张相撞的图像。它还捕捉到最后一块彗星碎片撞击木星的情景,这在当时轰动了全球。

它在1995年12月7日抵达木星轨道后,绕木星飞行,并飞临木星几颗卫星进行了近距离探测。它对木星的观测距离比“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,探测结果与科学家以前的推测有许多不同。这次探测使人类首次完整地观测到木星、木星卫星及其磁场,是20世纪最重要的行星探测活动之一。

“伽利略号”飞越木卫一“伽利略号”在完成对木星及其卫星为期两年的第一阶段考察后,又开始“超期服役”,着重对木星最大的卫星木卫三进行近距离考察,计算其上有多少个陨石坑以便确定其“年龄”,探测正在喷发的活火山以及寻找存在液态海洋的其他证据。

但是在2002年1月17日,美国科学家宣布,“伽利略号”当日在接近火山密布的木卫一作最后一次飞行时发生故障而无法收集数据。2003年9月,“伽利略号”木星探测器在接到人类最后一道指令后,以大约每小时17万千米的速度冲入木星风暴中,按程序坠毁在木星。

“朱诺”探测器

2008年11月24日美国国家航空航天局宣布,将于2011年8月发射一个新的木星探测器“朱诺”,展开对木星的深入探测。

“朱诺”由美国洛克希德—马丁公司建造,航天局下属喷气推进实验室负责整个探测任务的运行。预计到2016年,“朱诺”将飞抵绕木星运行的轨道上。它每年大约可绕木星运转32圈,通过它的探测,科学家希望了解木星这颗巨行星的形成、进化和结构等。

木星距离太阳超过64亿千米,是地球与太阳距离的5倍。尽管距太阳如此遥远,“朱诺”供电系统仍设计成太阳能电池板供电形式,因此它的能效设计要求极高。

让我们预祝“朱诺”好运!