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第18章 人类的航天史(3)

1967年6月14日发射“水手5号”金星探测器,同年10月19日从距离金星3970千米处通过,做了大气测量。1973年11月3日发射“水手10号”水星探测器,1974年2月5日路过金星,从距离金星5760千米处通过,对金星及其大气做了电视摄影,发回上千张金星照片。

从1978年起,美国把行星探测活动的重点转移到金星。1978年5月20日和8月8日,分别发射了“先驱者-金星1号和2号”,其中1号在同年12月4日顺利到达金星轨道,并成为其人造卫星,对金星大气进行了244天的观测,考察了金星的云层、大气和电离层,研究了金星表面的磁场,探测了金星大气和太阳风之间的相互作用;还使用船载雷达测绘了金星表面地形图。

1988年1月两位美国地质学家报告说,金星表面的阿芙洛狄忒高原地区具有与地球上洋脊十分相似的特征,他们分析了美国“先驱者-金星1号”宇宙飞船环绕金星时用雷达信号测量金星表面的结果,发现金星阿芙洛狄忒高原的岩层断裂模式与地球上洋中脊附近的情况很相似,其主脊两侧的特征近似呈镜像对称,这也正是洋中脊的重要特征。那里的高山、峡谷以及断层诸方面的分布特征表明金星的地壳在扩张,其每年几厘米的扩张速度与地球的海(洋)底扩张相仿。

“先驱者-金星2号”带有4个着陆舱一起进入金星大气层,其中一个着陆舱着陆后连续工作了67分钟,发回了一些图片和数据。在金星的云层中不同层次具有明显的物理和化学特征,金星上降雨时,落下的是硫酸而不是水,探测还表明,金星上有极其频繁的闪电;金星地形和地球相类似,也有山脉一样的地势和辽阔的平原;存在着火山和一个巨大的峡谷,其深约6千米、宽200多千米、长达1000千米;金星表面有一个巨大的直径达120千米的凹坑,其四周陡峭,深达3千米。

为了在探测金星方面取得更大的成就,美国宇航局决定要利用其在雷达探测技术方面的先进设备,透过金星浓密的云层,详细勘察金星的全貌和地质构造。

1989年5月4日,“亚特兰蒂斯号”航天飞机将“麦哲伦号”金星探测器带上太空,并于第二天把它送入金星的航程。“麦哲伦号”金星探测器重量达3365千克,造价达4.13亿美元。后来的事实说明,“麦哲伦号”是当时最先进最为成功的金星探测器。

“麦哲伦号”装有一套先进的电视摄像雷达系统,可透过厚厚的云层测绘出金星表面上小如足球场的物体图像,其清晰度胜过当时所获金星图像的10倍!它装载的高分辨率综合孔径雷达,其发射、接收天线与着名的“旅行者”

号探测器定向天线相似,也是3.65米直径的抛物面形天线,但其性能比前者提高了许多,它在金星赤道附近250千米高空时,分辨率也可达到270米。

“麦哲伦”的中心任务是对金星作地质学和地球物理学探测研究,通过先进的雷达探测技术,研究金星是否具有与河床和海洋构造,因苏联有科学家推测,大约40亿年前金星上有过汪洋大海。

“麦哲伦”经过15个月的航行,于1990年8月10日点燃反向制动火箭,使其速度由每小时3.96万千米减至2.79万千米,进入围绕金星的轨道。“麦哲伦”探测器运行中沿金星子午线绕一圈约需要189分钟,扫描宽度为20~25千米;从北极区域到南纬60毅计划进行37分钟的观测,行程约1.5万千米。8月16日“麦哲伦”发回第一批照片。

“麦哲伦”拍摄到金星上一个40千米伊80千米大的熔岩平原,雷达的测绘图像非常清晰,可以清楚地辨认出火山熔岩流、火山口、高山、活火山、地壳断层、峡谷和岩石坑。金星火山数以千计,火山周围常有因陨石撞击而形成的沉积物,像白色花朵。“麦哲伦”发现金星上的尘土细微而轻盈,较易于被吹动,探测表明金星表面确实是有风的,很可能像“季风”那样,时刮时停,有时还会发生大风暴。金星表面温度高达280~540益。它没有天然卫星,没有水滴,其磁场强度也很小,大气主要以二氧化碳为主,一句话,它不适宜生命存活。它的表面70%左右是极为古老的玄武岩平原,20%是低洼地,高原大约占了金星表面的10%,金星上最高的山是麦克斯韦火山,高达12000米。在金星赤道附近面积达2.5万平方千米的平原上,有3个直径为37~48千米的火山口。金星上环绕山极不规则,总共约有900个,而且痕迹都非常年轻。

“麦哲伦”拍摄了金星绝大部分地区的雷达图像,它的许多图像与苏联“金星15号”和“金星16号”探测器所摄雷达照片经常可以重合拼接起来,使判读专家得以相互印证,从而使得人们对金星有进一步的了解。

“麦哲伦号”从1990年8月10日至1994年12月12日一直围绕金星进行探测,最后在金星大气中焚毁。

1990年2月飞往木星的“伽利略号”探测器途径金星,成功地拍摄金星的紫外和红外波段的图像,照片上显示金星大气顶部的硫酸云雾透过紫外光非常突出。

虽说金星空间探测硕果累累,但仍然有许多待解之谜。譬如说,金星上确曾有过海吗?金星上的温室效应是在什么时候、怎样发生的?目前金星表面是经过大规模的火山活动而重新形成的吗?金星大气的精确化学成分是什么……据报道,2001年日本文部科学省宇宙科学研究所制订出一个金星探测计划,在2007年用M-5火箭发射金星探测器,它在2009年进入围绕金星的大椭圆轨道,其近地点约300千米,远地点约60000千米;它通过携带的5台可穿透金星大气的特殊红外摄像机、紫外摄像机探测金星大气和地质构造。未来的金星探测需要长寿命的登陆舱、专门的下降探测装置、遥控探测气球以及监视金星大气的轨道器等。

人类探索木星的进程

迄今为止,人类共发射了4艘宇宙飞船,即“先驱者”10号、11号,“旅行者”1号和2号前往木星探测。

“先驱者10号”于1972年3月2日上午发射升空,一路上考察了行星际物质;1973年12月3日与木星会合,在离木星13万千米处飞掠而过,探测到木星规模宏大的磁层,研究了木星大气,送回300多幅木星云层和木星卫星的彩色电视图像。

“先驱者11号”飞船于1973年4月6日发射,1974年12月5日到达木星。

它离木星表面最近时只有4.6万千米,比“先驱者10号”近两倍。送回有关木星磁场、辐射带、重力、温度、大气结构以及4个大卫星的情况,并按地面指令调整航向,飞越在地面因视角不合适而难于观测的木星南极地带。“先驱者11号”在完成任务后,向着土星飞去。

1977年8月20日和9月5日,美国又相继发射了“旅行者1号”和“旅行者2号”飞船。这两艘飞船在仪器设备方面比“先驱者”10号和11号先进。

“旅行者1号”于1979年3月飞临木星,在3天之内探测了木星和4个伽利略卫星,以及木卫五,拍摄了数以千计的彩色照片,并进行了一系列科学考察。

“旅行者2号”于1979年7月飞临木星,对木星进行了考察。两艘飞船在离开木星后,还要继续探测土星、天王星和海王星,然后飞出太阳系,到茫茫的宇宙中去寻找知音。

人类探测水星的进程

尽管水星是地球的近邻,但人类对于它的了解却非常有限;对它的探索也仅在几十年前进行过唯一的一次。水星究竟是怎样形成的?它的上面到底有没有水?为什么它的密度如此之高?一系列的问题都有待解答。

1974年3月,“水手10号”实现了人类与水星的第一次近距离接触。它3次飞过水星上空,拍摄下了数千张水星表面的图片。然而,令人遗憾的是,“水手10号”只拍摄下了水星的远景和其表面45%的图片,而这个星球另一半究竟是什么样子,对人们来说,依然是个谜。

随着航天器隔热技术和计算机技术的发展,时隔30年后,美国宇航局终于再次向水星发射了一架航天器——“信使号”,对这颗神秘星球展开探索。

因为水星与太阳的距离过于接近,地球上的观测设备和太空中的哈勃望远镜等面对强烈的阳光照射,都难以对它进行直接观测,因此,这次发射“信使号”的探测行动意义重大。总重量1100千克,体积相当于一辆普通SUV汽车的“信使号”探测器,是由NASA投资开发、美国卡内基学院和约翰·霍普金斯大学应用物理实验室主导负责研制;先后有6个国家的20多个研究机构提供了重要的帮助。

“信使号”探测器总成本4.27亿美元,总重量1100千克(探测器主体500千克+推进器600千克),主体体积1.27米伊1.85米伊1.42米(长伊宽伊高)。

为了让探测器适应水星特有的大气环境和高温,科学家作出了一系列的尝试,并最终制造出了“全副武装”

的“信使号”。

2004年美国东部时间8月2号凌晨,北京时间2号下午,“信使号”探测器,搭乘“德尔塔2号”

火箭,飞向水星。

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