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宇宙探测器的门类演变

时间:2019-06-20    点击: 次    来源:网络    作者:佚名 - 小 + 大

宇宙探测器的门类演变

 

宇宙探测器分类比较复杂,如前面所述的航天飞机、宇宙飞船、卫星、

火箭也担负着宇宙探测的任务。再说,像阿波罗载人飞船,如果从探索的意

义上讲,也可以归属于此类。不过,我们这里只讲主要进行各种空间探测任

务的航天器,先从地月系、行星系、太阳系以及更远的恒星际说起。

 

对月球的探索

 

对月球的探测由来已久。这表现在前苏联和美国的空间竞赛上。早在

1969 年“阿波罗 11 号”载人飞船到达月球前的 1959 年,前苏联就向月球发

送了三个月球号太空探测器。这之中月球 2 号探测器到达月面,成为第一个

地外星体着陆的航天器,月球 3 号探测器进入绕月飞行轨道,拍摄到月球背

面 70%从未被人们观测到的区域。1970 年前苏联发射的月球 16 号探测器到

达月面,探测到月面只有三个海,海上密布着交相叠加的环形山。美国在 60

年代初也发射过软着陆飞船到月球上降落。这些飞船中有的带有自动挖掘

机,用以测试月面土壤的强度,这些都为阿波罗号载人飞船登上月球铺平了


道路。

但是美国宇航员六次 12 人到达月球表面,并不等于对月球的探索到此为

止。目前美国提出重返月球计划,特别是许多科学家提出建立月球基地的设

想后,再次登月和开发月球资源的活动变得更加迫切。90 年代美国一直在发

射月球探测器,如 1990 年、 1994 年美国发射过“缨斯—A”、“克来门坦

—1”月球探测器,争取为早日返月作准备。

另外,别的一些国家,如日本、中国、法国也有发射月球探测器的计划。

 

对行星的探索

 

对行星的探索是随着登月活动展开的,美苏两国在此都取得了巨大的收

获。

先说水星。1974 年 3 月 29 日,美国发射的“水手 10 号”深空探测器飞

经水星表面 431 公里处。从获得的六千多张照片得知,水星上有许多环形尖

山,并有极稀薄的大气,经年高温 400℃。水星 10 号三次飞过水星,一次飞

过金星,在宇宙空间进行了九次变轨飞行。

再说金星。对金星的探测从 1962 年就开始了。根据统计,已经有近 20

个探测器飞临其上空或着陆。1973 年,美国的“水星 10 号”到达距金星六

千多公里的位置,发回的大量资料表明,金星只有少量的水蒸汽和氮气,大

部分是二氧化碳,温度高达 500℃。1978 年,美国的“先驱者”金星 1 号和

2 号在金星上着陆成功。它们发现,金星上有许多火山,并存在一个深六公

里,宽二百多公里,长一千多公里的裂口。

1971 年 12 月,前苏联也发射过金星 7 号探测器,在金星表面软着陆成

功。1975 年 6 月,前苏联发射的金星 9 号历经四个月后到达金星。金星 10

号也到达过金星。

接下来说火星。火星是人们一直认为最有希望存在生命的行星。我国的

《从地球到火星》科幻小说表述了人们对火星的美好遐想;根据 1897 年威尔

士写的小说《宇宙战争》改编的火星人广播剧,曾把美国人吓了一跳。

1964 年 2 月,美国的水手 4 号深空探测器到达离火星最近点,约一万公

里的地方,拍摄了大量的照片。1971 年,水手 9 号深空探测器也不甘落后,

发回了几千张火星照片。这两个探测器表明火星表面环形山很多,最大的环

形山直径为 600 公里,火星上也有峡谷和河床,尘埃沙暴也不少。1976 年,

美国的两个海盗号探测器到达火星,采集了土壤,并拍了照片,这次探测表

明,火星表面气温差值很大,大气层也很薄,90%以上是二氧化碳。1978 年

8 月、9 月,美国发射了两个海盗号综合探测器,到达火星,此次行动收获更

大。前苏联也于 1988 年发射了两个火星号探测器,其中 2 号飞行器进入围绕

火星的飞行轨道,对火星进行了观测,并发回了图象。综合资料表明,目前

火星上有“尘暴”现象,即低层大气把无数细小的尘粒刮到空中,其速度可

达 50 米/秒。

目前,科学家们正在为登上火星作准备,一系列新型探测器被发射上天。

如 1992 年 9 月,美国发射了火星观察者号探测器,为下世纪登上火星作新的

准备工作。1996 年 11 月、12 月将会有“火星 96”、“火星之路”探测器驶

向火星,1998 年,“火星观察者 2 号”也将起程,向火星进军。预计,人类

将在 2020 年登上火星。


科学家们设想,先把“火星漫游者”机器人送上跨越火星赤道的“康多

尔恰斯码—7”号地区,取样品返回地球;2010 年,各种无人飞船、摄影仪

器、科学实验设备将被送上火星。到 2012 年,两批航天员,每批三男二女会

向火星出发。到 2020 年,在火星上将建立起初级居住基地。然后到 2030 年,

太阳反射器将反射太阳光到火星上,火星上建立一批工厂也会产生“温室效

应”气体以及臭氧等,以此形成大气层。最后,火星上将开始培植酵母和细

菌之类生物,使火星上两极冰帽融化,产生水分;这样绿色植物通过光合作

用会释放氧气,冰帽融化的水会形成河流,它们会使火星的环境更适合人类

生存。等到条件完全成熟时,大批的火星移民将真正开始。

再就是木星。1972 年美国发射过“先驱者 10 号”探测器,飞近木星,

送回了一批照片。1972 年 3 月、1974 年 4 月,美国又有两个先驱者号探测器

在几万公里处飞过木星,结果发现木星有大气层。1977 年 9 月 5 日,美国发

射了“旅行者 1 号”深空探测器,该探测器于 1979 年 3 月 5 日到达距木星

27 万公里的地方,发回了清晰的木星照片,观察到了木星的光环,并逐步接

近了木星的五个卫星,其中“卫星一”有火山活动;“卫星二”是一个冰球;

“卫星三”有高山和峡谷;“卫星四”有许多盆地。“旅行者  1 号”于  1980

年到达木星。

 

另外,1989 年 10 月“伽利略号”木星探测器被发射升空,1995 年 7 月

13 日,该探测器在进入绕木星飞行轨道的前五个月释放了子探测器,母体将

在今后两年绕木星飞行 11 圈,对木星及卫星进行探测。同年 12 月 10 日, 伽

利略号”木星探测器开始发回第一批资料。

最后说土星和天王星。1972 年发射的“先驱者 10 号”探测器在 1973 年

12 月接近木星后,飞向土星。1983 年它飞过海王星轨道,1986 年越过冥王

星的平均轨道。1979 年 9 月 2 日,美国发射的“先驱者 11”到达距土星 21,

400 公里的地方。这次探测表明,土星有磁场、卫星和光环。1980 年 12 月、

1981 年 8 月,美国发射的“旅行者 1 号”、“旅行者 2 号”飞过土星。“旅

行者 2 号”也于 1986 年、 1989 年到达天王星、海王星附近。

 

对恒星际间的探测

 

它是对超出太阳系到银河系,乃至到河外星系的探测。这听起来似乎很

遥远,但 70 年代这种探测就开始了。1977 年 8 月 20 日、9 月 5 日,美国分

别发射了“旅行者 2 号”,“旅行者 1 号”探测器。这两个探测器能飞离太

阳系,到星际空间无限制地邀游。它们将会为人类寻找外星人带来福音。

原来,“旅行者”探测器上携有一种特殊的钢制物,用上了用图象编码

的信号。它录有地球上各种声音——“地球之音”。这些声音有 35 种,有大

自然的,如风雨声、火车汽车声、海浪声等;也还有动物的声音,如象叫声、

人的笑声;还有一种醇鱼的呼叫声;也有不同的语言,如用英语、法语、日

语等说的问候语;另外还有我国南方的三种方言,即广东话、厦门话和客家

话;还有一些著名乐曲,包括古典的、现代的、东西方的、少数民族的共 27

种,这之中有中国的“高山流水”古典乐曲。铜制物上还携有 116 幅各种照

片和图表。它们涉及到火箭、火车、飞机、汽车等;其中有两幅是关于中国

的,一是长城的雄姿,一是中国人共餐的合家欢乐场面。令人难以相信的是,

当时的美国总统卡特还签署了电文,还录有原联合国秘书长瓦尔德海姆向外


星智慧物的问候。据说,这个铜制物可以在宇宙中存在 10 亿年。到时候,我

们不知道是多少辈的子孙们,说不定还真能收到外星人的回音呢。

“旅行者”用的是核能电源,它装有电视摄象机、光谱仪、星际空间探

测设备等。

“旅行者号”探测器并不是人类向太空发射的第一个星际探测器。早在

1972 年 3 月 3 日,美国发射的土星探测器“先驱者 10 号”,本质上和“旅

行者号”探测器类似。因为“先驱者 10 号”探测器携有一块镀金的长九英寸、

宽六英寸的铝片。这个铝片固定在天线支架上,它刻有氢原子结构图、用脉

冲星定标的太阳系位置图、太阳系结构图,还有一个裸体男人和一个裸体女

人的画片。“先驱者”已经飞出了冥王星轨道,大约要过八万年可以到达半

人马星座。根据天文学家计算,在 100 亿年以内,这个探测器还可能到达某

一个类似太阳系行星的行星处。

要补充的是,对星际空间生命的探索,特别是与星外文明的联系,并不

一定要在太空中进行。现代的射电天文学已经能帮助我们通过各种方式来发

射和获取地外信息。

例如,1974 年 3 月,美国人德雷克用当时世界上最大的射电望远镜(直

径 305 米),用二进制向武夫座球状星团发出了 1679 个比特信息,现在这些

信息还没有到达目的地。关于接收宇宙信息的方法似乎要简单一些。1971

年,美国宇航局提出了一个“独眼计划”,就是说用 1026 个口径为 100 米的

望远镜,排成矩阵,把波段调到 17~21 厘米上,据说可以捕获 1000 光年的

无线电。但这个计划耗资巨大,要花几百亿美元,并没有真正执行。但这个

相当于口径达十几公里的望远镜发起威力来,一定会收效显著。

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