|
|
|
|
|
|
|
|
美国佛罗里达州卡纳维拉尔角发射升空，踏上遥远的土星之旅；1998年4月，飞越金星，获得第一次加速。随后绕太阳公转一周，于1999年6月再次飞越金星，获得第二次加速；1999年8月，飞越地球，借助地球引力场大幅提速，将时速从5.6万公里增至约7.4万公里；2000年12月，飞越木星，在木星引力场作用下，再次大幅提速，并调整飞行方向，直奔土星。顺便拍下和发回一系列木星写真照片；2002年10月，成功拍摄到首幅土星照片。而后源源不断地传回大批具有重要研究价值的土星照片；自2004年2月起，每周一次向地球传回土星照片；2004年4月起，开始每天拍摄照片，4月中旬拍摄到首批土卫六照片，5月份传回；2004年6月12日，到达距土星第九颗卫星——“土卫九”的最近点，开始近距离观测土星的卫星；2004年6月16日，开始调整飞行轨道，开启主发动机，进行第一次减速，时间为38秒，由此完成进入土星轨道前的最后一次线路调整，以每小时超过7.8万公里的速度逼近土星轨道，进入飞抵土星的冲刺阶段；2004年7月1日，穿越土星光环，而后开启主发动机进行第二次，也是最后一次关键性减速，时间长达96.4分钟。北京时间中午12时12分，成功进入预定轨道，成为拜访土星的第一颗人造卫星。
进入轨道后，“卡西尼”号将继续运行至少4年，对土星及其光环和卫星进行全面观测研究。它携带的两个摄像头可以拍摄至少50万张照片。当然，如果一切顺利，它将超期服役。
“卡西尼”与“惠更斯”
土星的美丽光环令人过目难忘，它的最早发现者应该首推著名科学家伽利略。
1610年，伽利略用自制望远镜最先看到了土星，同时发现，土星两侧“长”着两个半环状的，类似“耳朵”的物体。当时，伽利略猜测它们可能是土星的卫星。
50年后，荷兰天文学家惠更斯用更大更好的望远镜进行观测，解开了这个不解之谜——这两个“耳朵”并不是伽利略当年猜测的土星卫星，而是环绕土星旋转的环状物。他提出了一个大胆设想：土星周围存在多个由无数形状各异、大小不等的冰块组成的环，这些环围绕着土星赤道快速旋转。
1675年，意大利裔法国天文学家卡西尼发现，土星光环之间存在一圈空隙，即著名的卡西尼环缝，它处在A环和B环之间，缝宽约5000公里。用事实支持了惠更斯的多环理论。
还有，此次土星之旅考察的重点之一，人类发现的第一颗土星卫星——土卫六，也是惠更斯发现的。1655年3月25日，他在用自制的3.7米长折射望远镜观测土星时，无意中发现了土卫六。
为了纪念这两位科学家对土星研究的杰出贡献，“卡西尼”号的研制者特意将此次探测使命命名为“卡西尼-惠更斯”计划，并将人类派往土星，首次进行全面详尽研究的两个探测器分别命名为“卡西尼”与“惠更斯”。“卡西尼”号航天器也称“卡西尼-惠更斯”土星探测器，是人类有史以来发射的第一个土星探测器。
“卡西尼”号星际飞船是由美国宇航局、欧洲空间局和意大利宇航局耗资33亿美元制造的。它高6.6米、宽3.9米，直径约2.7米，重达2442公斤，是人类有史以来体积最大、造价最高的行星际飞行器，也是迄今携带核燃料最多的核动力航天器。它随身携带了33公斤钚，装配有三个核能发电机。
严格地讲，“卡西尼”号的全称应为：“卡西尼-惠更斯”号，它由“卡西尼”轨道探测器与“惠更斯”着陆探测器两部分组成。“卡西尼”号是母船，“惠更斯”探测器是乘客，进入土星轨道后，“惠更斯”将在6个月后脱离母船，独自前往土卫六执行自己的使命。
两个探测器装备精良，任务繁重。“卡西尼”探测器配备有12种科学探测仪器，“惠更斯”探测器配备有6种。这些仪器包括各种光谱仪、粒子收集分析仪以及成像系统。能够在各种大气环境下，测量磁场强度，以及尘埃的数量、带电量与密度，还可测出尘埃的成分和质量等，并能拍摄和传回大量照片。
它们的探测使命是：“卡西尼”号飞抵土星后，开始执行为期4年的探测任务，考察土星、土星光环及其土卫大家族。利用所携科学仪器，分析它们的化学组成，研究土星的磁场，大气构成、气环流动态，并多次飞临土星的多颗卫星，用雷达成像仪绘制土星最大的卫星——土卫六“泰坦”的表面结构图。期间绕行土星74－76圈，途中45次接近土卫六“泰坦”。预计可发回近距离探测土星、土星环和土卫家族的图像50万张。
在整个探测过程中，“卡西尼”号每天都会传回数十亿字节的数据，供科学家进行分析研究。
按照预定计划，“卡西尼”号的日程表为：2004年6月11日，飞过距离土星最远的卫星——土卫九；2004年7月1日，穿越土星环平面，进入预定轨道；2004年12月25日，释放出“惠更斯”号；2004年12月25日，“惠更斯”与“卡西尼”分离，开始历时22天，飞往土卫六“泰坦”的旅程；2005年1月14日，“惠更斯”探测器进入“泰坦”大气层，在降落伞的帮助下，大约两个半小时后软着陆于土卫六表面，进行为期大约2小时的实地考察。
揭开土卫九神秘面纱
现在，接近土卫九——菲比的任务已经按照预定计划圆满完成，得到的成果令科学家们欣喜不已。
土卫九是土星家族中最远最奇特的一颗卫星。它距土星1300万公里，是一个形状不规则，具有反常规轨道的暗天体，对阳光的反射率仅为6％，轨道运行方向与自己的主人——土星正好相反。长期以来，天文学家一直认为土卫九是土星众多卫星中的另类，是被土星强行捕获的小行星。
其实，土卫九的真容早在1981年就被人类抓拍到手了。当时，途经土星的“旅行者2号”在相距220万公里处拍下了土卫九的照片。但由于与拍摄对象相距太远，清晰度并不理想。
今年6月11日，“卡西尼”号飞过土卫九，在距其约2000公里处对准土卫九猛按快门。这个拍摄距离比当年的“旅行者2号”整整近了4个数量级！传回的照片清晰度相当好，揭开了土卫九的神秘面纱，让科学家第一次看清了土卫九的地貌状况。
从6月12日发布的黑白照片上可以看到，土卫九的表面很像月球，遍布环形山，有一半覆盖在阴影里。证实它在几十亿年间承受了无数星体的碰撞，在直径仅为220公里的表面上，布满陨石坑。
在6月23日美国宇航局召开的新闻发布会上，科学家迫不及待地介绍了他们对“卡西尼”所获土卫九探测数据的最新分析结果：土卫九并非一颗后来形成的小行星，而是一个已有45亿年历史的原始天体，它来自太阳系的外层空间，由冰、岩石和含碳化合物等组成。构成物质在很多方面与冥王星以及海王星的卫星海卫一类似。从而初步证实了科学家原先的猜测：土卫九特别黯淡，表明它是来自太阳系外柯伊伯带的小天体，偶然进入土星的重力场，被土星俘获，加入了土星卫星的行列。除此之外，科学家还发现，土卫九上有少量冰和一些黑色不明物质，这些信息对于研究太阳系形成过程意义重大。
飞抵土星成功入轨
格林尼治时间7月1日凌晨4时12分（北京时间12时12分、美国西部标准时间6月30日19时36分），“卡西尼”号结束了它的漫长旅程，飞抵土星，成功完成它近7年来最重要的一次行动——进入土星轨道，成为进入土星轨道的第一艘人造飞船和土星的第一颗人造卫星。
“卡西尼”号从土星环平面的下方，从土星环的F环与G环之间的巨大空隙中穿过，历时1小时52分钟，期间穿越了15.8万公里漂浮着石块的空间。
穿过土星环，来到土星环平面之上后，“卡西尼”号的主发动机立即点火，进行96分钟减速，将时速从7.8万公里最终降至2240公里，以便被土星顺利俘获，不会因运行速度过快，坠入土星大气层。结果正如科学家所愿——“卡西尼”号成功落入土星的掌控区域，进入预定轨道，成为首个进入土星运行轨道的太空探测器，当上了土星的新臣子，在土星下方160万公里处，以每小时21312公里的速度跟随土星一起运行。它的成功入轨，标志着人类发射的飞行器首次实现绕土星轨道飞行。
能否通过减速，成功地让土星捕获自己，当上土星的第一颗人造卫星，是决定“卡西尼”土星之旅成败的关键时刻之一。现在，“卡西尼”号已经成功渡过这个难关。
另一个决定性时刻是2005年1月14日。届时“惠更斯”将脱离“卡西尼”号，花费约2.5小时软着陆土星的最大卫星，太阳系第二大的行星卫星——土卫六泰坦，成为第一个在行星卫星上着陆的探测器，以及在地球以外的星体上着陆的最远的人造探测器。这将是人类首次将探测器发射到地球以外其他行星的卫星表面上。
在下落过程中，“惠更斯”将测量土卫六的大气成分，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2小时，揭示土卫六上是否有水冰冻结的海洋和是否存在某种形态的生命。它所收集到的数据和拍摄的图像将通过“卡西尼”号探测器传回地球。
由于许多科学家认为土卫六的表面覆盖着由甲烷和乙烷组成的海洋，所以特地为“惠更斯”的操作过程做了周密设计，使它即使是降落在这样的海洋中也能正常工作一段时间。
为什么要探测土星?
土星不仅个头大，家族成员也不少，目前已探明的土星卫星共有31颗，是太阳系拥有卫星最多的行星。相信“卡西尼”号这次上门探亲，主动入户，将会利用它所占据的有力地形，进一步摸清土星的底细，探出以往藏在深闺人未识的一些土星卫星的新成员。
土星属于行星中的巨星，质量和体积仅次于木星，保留着大量的太阳系形成时的原始物质。它距地球约12.7亿公里，体积是地球的120多倍，质量是地球的95倍。它与众不同之处主要有二：一是拥有多重光环，二是拥有众多卫星。其中土卫家族中的老大——土卫六是太阳系唯一拥有稠密大气的行星卫星。科学家认为，土星本身、它的光环体系、卫星群是早期太阳系的一个缩影，探测土星及土卫六，对于了解和认识太阳系的形成和演变历史具有重要意义。
令科学家最为感兴趣的是，土卫六表面一片所谓的明亮“大陆”，据估计这片“大陆”仅存在于土卫六的半个球面上，有关它是如何形成的，目前还不得而知。这片“大陆”有可能是山脉、海洋、平原、也可能是上述三者的结合，还可能被碳氢化合物组成的湖泊所覆盖。如果这些预测准确的话，土卫六表面将会是由液态气体组成的一片汪洋。它有黑暗寒冷的表面、液氮的海洋和暗红的天空，偶尔洒下几点夹杂着碳氢化合物的氮雨等，是了解生命起源和各种化学反应的理想之处。还有，为何土卫六能沿着圆形轨道等距离围绕土星运动，也是一个待解之谜。
“卡西尼-惠更斯”计划是人类首次针对土星的详尽考察，科学家将由此探知土星光环具有何种复杂结构，如何形成演化。并将探知土卫家族的许多成员的奥秘，其中的探测重点土卫六拥有与史前地球类似的大气层，还可能有液态甲烷组成的海洋，它的内部是否可能存在原始生命？这一切，都将随着“卡西尼”号的探测揭开谜底。
诚如美国宇航局戈达德研究所图像研究小组的安东尼·戴尔吉尼所言：“在如此近距离观测，我们不仅能看清土星光环的结构，还能了解它的更细微的方面，比如它的斑点、风暴、波动形式等，这比我们早先对土星的观察细致了10倍多。”
全球众多的科学家们现在迫不及待地想看到“卡西尼”号接下来传回来的数据与照片，他们的心情就像小孩子过圣诞，不知会有什么意外礼物等着自己。令人倍感高兴的是，这个科技“圣诞节”将会持续4年，相信它一定会给人类带来无数出乎意料的惊喜。
相关链接
“卡西尼”号星际行轨迹
1997年10月15日——发射
1998年04月26日——第一次掠过金星(变轨)
1998年12月03日——深空轨道机动
1999年06月24日——第二次掠过金星(变轨)
1999年08月18日——掠过地球(变轨)
2000年01月23日——掠过小行星带中的小行星2685
2000年12月30日——掠过木星(变轨)
2004年06月11日——掠过土卫九
2004年07月01日——进入环绕土星轨道
2004年07月02日——第一次掠过土卫六
2004年12月25日——“惠更斯”号与“卡西尼”号分离
2005年01月14日——“惠更斯”号在土卫六着陆
2005年08月01日——掠过土卫一
2005年09月23日——掠过土卫三
2005年09月25日——掠过土卫六
2005年10月10日——掠过土卫四
2005年11月25日——掠过土卫五
2007年12月03日——掠过土卫十一
2008年06月30日——基本任务完成
< 1 > < 2 >
|
|
|
|
|
设为首页 | 加入收藏 | 广告服务 | 友情链接 | 版权申明
Copyriht 2007 - 2008 © 科普之友 All right reserved |
