第28章 “自由行”的探测器(4)

科学家指出，之所以选择灶神星和谷神星进行探测，不仅仅是因为它们个头较大，而且还因为它们与小行星带里的其他天体存在显著差别。灶神星和谷神星都形成于45亿年前。据估计，它们都形成于太阳系早期，并且由于木星的强大引力作用而演化迟缓。研究人员希望比对观测这两个天体的演化过程。

谷神星示意图

据“黎明”号探测器项目首席科学家鲁塞尔介绍，灶神星是与地球类似的岩状天体，也是太阳系中距太阳较近的天体。而谷神星则是典型的冰态天体，这类天体主要位于距太阳较远的轨道上。鲁塞尔说：“这两个极不相同的天体竟然可以位于同一个小行星带中，这是‘黎明’号需要揭示的奥秘之一。”另外，利用“黎明”号上的同一套科学仪器探测2个不同目标，能便于科学家将2套探测数据进行准确的对比分析，并根据它环绕灶神星和谷神星的运行轨道数据，对比测算这两个天体的引力场等参数。

塞德娜

小行星90377（塞德娜）（2003 VB12， 90377 Sedna）是位于柯伊伯带和奥尔特云之间的一颗小行星。是由加州理工学院的迈克·布朗、双子天文台的查迪·吉尔和耶鲁大学的戴维·罗伯威特于2003年11月14日发现的，命名为塞德娜。

天文学家们提议将这个天体取名为“塞德娜”。在因纽特人传说中，塞德娜是创造北极海洋生物的造物女神，生活在海底冰窟里面。由于距离太阳极其遥远，新观测到的天体所处区域阳光少得可怜，据估计温度从来不超过零下240摄氏度，是太阳系中已知最为寒冷的所在。

“先驱者11”号

1973年4月6日，“先驱者11”号空间探测器在美国佛罗里达州的卡纳维拉尔角发射成功。

该探测器全长为29米，设有一条直径274米的高增益天线，在其之前再装上一条中增益天线。至于另外一条全“先驱者11”号空间探测器示意图方位低增益天线则装设于高增益天线接收器之下。探测器以2块放射性同位素热电产生器（RTG）作为能源，在拜访木星时仍能产生144瓦特的功率。但到达土星时只能产生100瓦特的功率。此外，探测器上还设有3个感应器：恒星（老人星）感应器及2个太阳感应器，借以根据相对于地球及太阳的位置，及以老人星的位置作后备，用以计算探测器的位置。而“先驱者11”号的恒星感应器及起点设定，则是按“先驱者10”号的经验而被重新修改的。探测器上装有3对火箭推进器，主要负责控制转轴及为探制器提供动力。3对火箭推进器都可以按指令持续燃点，或暂停燃点亦可。

该探测器上的仪器主要负责研究星际间及行星的磁场太阳风、宇宙射线、太阳圈的转变区域、大量存在的中性氢；星尘粒子的分布、大小、质量、通量及速度；外太阳系行星极光、电波、其卫星的大气层；以及木星与土星及其卫星的表面等等。而以上的研究则主要是由探测器上的磁力计、等离子分析器（太阳风专用）、粒子传感器、离子传感器、一具可以重叠不同视点来探测由经过的陨石折射而来的阳光的非影像望远镜、一些已密封并加压的氩气及氮气——用以计算陨石的渗透、测紫外光计、测红外光计及一具影像光偏计——用以拍摄照片及计算光偏振等等。至于进一步的数据则从天体力学及掩星法现象去计算出来。

“先驱者11”号空间探测器是美国宇航局发射的第二个用来研究木星和外太阳系的空间探测器。与此同时，它也是第一个去研究土星及其光环的探测器。与“先驱者10”号不同的是，“先驱者11”号（也称作“先驱者G”号）不仅拜访木星，还探访了土星的几颗卫星。首先遇到“土卫9”，但相距较远，测量了这颗不规则的小卫星；接着，便遇上“土卫8”，在约100万千米的距离上测量了它的光度；事实上，在飞越土星环前，便在67万千米的范围内对“土卫7”进行了紫外线测量；在距土卫430万千米处测量了其光度。到达近土点时，遇上了“土卫1”，但遗憾的是，只顾探测土星本体，无暇探测“土卫1”；与土星本体会合后，又从“土卫3”、“土卫2”和“土卫5”近旁掠过，对它们进行了可见光和紫外线观测。最后飞近“土卫6”，向地面发回了距“土卫6”35万千米处拍下的5张高分辨率照片。此外，这次“先驱者11”号还发现了“土卫11”和“土卫12”两颗新卫星。

天文单位

天文单位，英文：Astronomical Unit，简写AU。是一个长度的单位，约等于地球跟太阳的平均距离。天文常数之一。天文学中测量距离，特别是测量太阳系内天体之间的距离的基本单位，地球到太阳的平均距离为一个天文单位。 一天文单位约等于1496亿千米。 1976年，国际天文学联会把一天文单位定义为一颗质量可忽略、公转轨道不受干扰而且公转周期为3652568983日（即一高斯年）的粒子与一个质量相等约一个太阳的物体的距离。当前被接受的天文单位是149597870691±30米（约一亿五千万千米或9300万英里）。

“卡西尼”号土星探测器

1997年10月15日，20世纪最大、最先进的行星际探测器“卡西尼”号在美国肯尼迪航天中心由“大力神4B”火箭发射升空。

“卡西尼”号土星探测器

与前期土星探测器最显著的不同是，“卡西尼”号将首次进入环土星运转的轨道，对土星的大气、磁场、光环和卫星进行长期观测。此举不仅将为科学家们创造全面、系统地了解和认识土星的条件，还将为人类提供一个探究太阳系诞生和地球生命起源条件的难得机会。

资料表明，“卡西尼”号探测器由轨道器和“惠更斯”号子探测器组成。待到达土星轨道一段时间后，“惠更斯”号子探测器将从“卡西尼”号探测器中分离出去，降落在“土卫6”表面进行探测。而剩下的轨道器则会在绕土星飞行60圈的过程中，将探测土星的卫星。

“惠更斯”号子探测器是一个直径为27米的碟状体，质量为343千克，它将利用降落伞在“土卫6”表面着陆。在25“惠更斯”号子探测器示意图小时的降落过程中，“惠更斯”号将用所带仪器分析“土卫6”的大气成分、测量风速和探测大气层内的悬浮粒子，并在着陆后维持工作状态1小时。它所搜集到的数据及拍摄的照片将通过轨道器传送回地球。

“卡西尼”号轨道器上共载有4台光学遥感器、2台无线电遥感器、5台原位测量仪和1台遥控／原位粒子测量仪。它们将各显其能，对土星特别是土星光环进行“会诊”。科学家们希望“卡西尼”号此次对土星光环长时间、近距离的探测能回答光环物质的来源问题，确定其是来自土星诞生时的遗留物，还是土星卫星与彗星或陨石相撞后产生的碎片，并弄清光环形成的原因和演变史。

为了尽可能减轻负荷，“卡西尼”号采用了复杂的借力入轨技术，巧妙地利用金星、地球和木星对其巨大的引力作用来实现最终进入土星轨道的目的。这样做可节省燃料77吨，从而大大延长飞行时间。

资料显示，在引力作用下，“卡西尼”号曾2次掠过金星，并于1999年8月从900千米的上空掠过地球。2000年12月，当它飞越木星时，探测器上的窄角相机准确拍下了木星的照片。

2004年7月，“卡西尼”号探测器到达土星轨道，在那里一直工作到2008年。当对土星及其卫星进行深入考察后，燃料耗尽的“卡西尼”号将同它携带的一张有81个国家60万人签名的光盘一同坠入土星或土星的卫星，送去地球人对外星生命的呼唤和殷殷思念。

“先驱者10”号

“先驱者10”号宇宙探测飞船对人类来说是一个神秘的航天器，因为美国一直没有向公众透露它的行踪，直到1992年3月2日，正值飞船发射升空20周年纪念日之际，美国才发布了关于它的公报。

1972年，美国发射了这颗用放射性同位素热电发电机为动力的自动星际飞船，它是第一艘通过火星以外由众多岩石组成的小行星带的宇宙探测船。它在随后几年中又穿过土星、海王星和冥王星轨道，以465万千米的时速向太阳系“先驱者10”号所携带的人类文明标识板边缘飞去。至1991年底已飞离地球80465亿千米。即使用每秒30万千米速度的无线电信号传递到它的接收机也需要7个半小时。“先驱者”号的能量来自核燃料钚-239放射性衰变过程中产生的热转换成的电能。每台发电机最初发电功率为120瓦，船上载有使用和备用的两台发电机。

资料显示，“先驱者”号探测器重约260千克，为六棱柱体，高24米，最大直径27米。它们携带10多种仪器，能执行多项观测任务。

1972年3月2日，“先驱者10”号空间探测器发射成功，同年7月进入小行星带，1973年2月安然无恙地通过了这个危险区域，径直向木星飞去，开始了对木星这颗太阳系内最大的行星的观测。越过木星周围的强辐射区后，这位重270千克的“使者”飞行了21个月，行程10亿千米，终于在1973年12月3日风尘仆仆地来到木星上空。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。从它发回的资料来看，木星上奇异的大红斑是一个耸立在10千米高空的云团。这云团可能是一个强大的逆时针旋转的长寿命漩涡，也可能是一团激烈上升的气流。然后，“先驱者10”号被木星的巨大引力加速，终于克服了太阳引力场，成为第一艘逃离太阳系的宇宙飞船。

“先驱者”计划已于1997年3月31日正式终止，虽然美国方面仍不定时地与它进行联系。当它离开太阳系时，将把带有的一幅6×9英寸的金匾弹出至飞行器主框架。当然，“先驱者10”号仍然没有飞出奥尔特云。

值得一提的是，“先驱者10”号上携带了一块金属板，这块板指出了太阳和行星的分布状况、地球的位置，和一张男人、女人的草图，这是为了离开太阳系后万一遇上外星生物而准备的。

“新地平线”号探测器

“新地平线”号探测器示意图“新地平线”号探测器是美国国家航空航天局的一项探测计划，其主要目的是对冥王星、冥卫等柯伊伯带天体进行考察。

“新地平线1”号原本定于2006年1月17日美国东岸时间下午1时24分，在美国佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地第41发射台发射，但因地面强风和负责该项目之霍金斯大学物理实验室的控制中心突然停电等原因，两度推迟升空。直至1月19日美国东岸时间下午2时00分，卡纳维拉尔角上空云层逐渐散去，气候条件适合发射，“新地平线1”号才在比原定发射升空时间迟半小时后顺利点火，发射升空。45分钟后脱离第三段火箭，离开地球引力，朝木星飞去。冥王星示意图其航程将途经木星，借用木星引力加速，然后直奔冥王星。预计在2015年7月14日最为接近冥王星。

专家指出，如果“新地平线”号在第一发射窗口发射，在它飞往冥王星旅途的前13个月中，工作人员会对整个探测器及其所携带的仪器进行检查和调试，修正它的飞行轨道，并为接近木星做准备。此外，此次“新地平线”号将会探测到2个直径为40~90千米的柯伊伯带天体，确实目标尚未选定。预料探测船将在2016年进入柯伊伯带。

资料显示，“新地平线”号探测船的飞行路程为：首先由美国“擎天神V551”型（Altas V551）火箭携带，在美国佛罗里达州卡纳维拉尔角的空军基地发射站发射，将之推出外太空，再由“半人马座”火箭送入绕地轨道，最后由“星48B”型固体燃料火箭冲出地球引力，飞向冥王星。

“新地平线”号将成为人类有史以来最快速的人造飞行物体，它飞越月亮绕地球轨道不用9个小时，到达木星引力区只需13个月时间，相对1960年“阿波罗”登月任务相同航程要飞行3天时间，“伽利略”号飞抵木星亦需4年时间而言，“新地平线”号航速可谓十分惊人。