野心勃勃!随着金星1号的发射,人类开启了探索八大行星的旅途
金星一号探测器(俄语中,Венера-1的意思是金星一号),也可以叫金星一号2代,在西方有时也被叫作斯普特尼克8号。作为前苏联金星工程的一部分,它是首支飞过金星的飞船。金星一号于1961年2月发射,并于同年5月19日飞过金星;然而,由于在飞越金星之前就和我们失去了无线电联系,以至于它没能传回任何数据。
关于飞船
金星一号探测器整体重达643.5千克(1419磅),全长2.035米(6英尺8.1英寸),由一个直径1.05千米(3英尺5英寸)、带有圆顶的圆柱体构成。其动力由干氮加压到1.2个标准大气压(120kpa)提供,并有内部风扇维持热量的均匀分布。探测器主体两侧伸展出两块太阳能电池板,为其内部的银锌电池充电。其配备的2米长抛物线天线用于从金星向地球发射922.8MHz的高频信号;另外一根2.4米的竿状天线用于近地任务的短波信号传输;此外,安装在太阳能电池板上的半方向性四极天线,在任务期间通过圆极化分米无线电波段提供常规的遥感测量与控制。
金星一号的配置包括:一个附在天线臂上的磁通量闸门磁力计,两个用来测量太阳风的离子阱,微陨石探测器和盖革计数管,以及一个用来测量宇宙辐射的碘化钠闪烁体;太阳能电池板上会安装红外线、紫外线测量仪之类的仪器来测量实验涂料的温度;圆顶内部是一台用于中途修正的KDU-414引擎;温度控制则由电动热百叶窗实现。在其飞行的大部分时间里,金星一号都十分平稳。它是第一支用于中途修正的飞船,通过三轴稳定模式固定在太阳与老人星(船底座α星)之间。当其抵达金星,将会进入另一个三轴稳定模式,固定在太阳与地球之间,并首次通过抛物线状天线传输金星数据。
发射
金星一号是1961年二月向金星发射探测器的第二次尝试,此前其姊妹飞船金星一号1代没能成功脱离地球轨道。苏联专家使用莫尔尼亚运载火箭从拜科努尔航天发射场发射了“金星一号”,发射时间为1961年2月零点34分36秒。
金星一号的失利
科学家们成功进行了三次遥感测量,分别在近地处、地球磁层顶以及距地190万公里(120万英里)的位置收集太阳风和宇宙射线。继“露娜2号”发现太阳风之后,“金星一号”首次证实了这种等离子体均匀地存在于宇宙深处。七天后,也就是1961年5月19号,金星一号从距金星不到10万公里(6.2万英里)的地方飞过,可惜这次计划中的遥感测量以失败告终。借助位于英国焦德雷尔班克的射电望远镜,我们也许能在六月捕捉到金星一号发回的微弱信号。苏联工程师们坚信,金星一号失利的原因是太阳方向传感器过热。
火星一号:1962年,这是人类的第二个首次探索的行星,也是人类首次探测火星
火星一号,也称1962贝塔努一号、斯普特尼克23号,是1962年11月1号向火星发射的全自动星际空间站。作为前苏联首个星际探测工程,火星一号飞行距离长达11000公里(6800公里)。其任务包括拍摄火星表面的照片,并且传回宇宙辐射、微流星体碰撞、火星磁场、辐射环境以及可能存在的有机化合物的数据。
离开地球轨道后,火星一号飞船与火箭助推器第四级分离,太阳能电池板展开。早期的遥测技术显示,飞船的方向系统中有一个气阀泄露,因此不得不变为螺旋稳定。火星一号前后发出61次无线电信号,起初每隔两天发射一次,后来变为每隔五天一次,其中包含了大量的星际数据。
前苏联的“火星一号”邮票
1963年3月21号,也许是由于天线方向系统故障,在离开地球飞向火星的路径上飞行了1亿6760万公里(6634万英里)后,火星一号的信号终止了。火星一号最接近火星的那一刻也许是1963年6月19号那天,在那之后它就进入了日心轨道。
飞船设计
火星一号是在金星系列飞船基础之上进行改造的,其主体为长3.3米(11英尺)、直径1米(3.3英尺)的圆柱体。当两侧的太阳能电池板和散热器展开,整体宽达4米(13英尺).飞船的主体分为两部分:上部2.7米为轨道控制室,包括导航与机载动力系统;底部的0.6米为试验室,内有大量的科学仪器。一根1.7米的抛物线形高增益天线与一根全方位天线、一根半导体天线将共同完成通讯任务。飞船的动力来自于两翼总面积为2.6平方米(28平方英尺)的太阳能电池板,收集到的能量将储存到一块42安时的镉镍电池中。
先驱者10号:1972年首次飞越木星,这是人类首次探索这颗巨大的行星
先驱者10号(原本叫先驱者F号),机体重达258公斤(569磅),由美国制造并于1972年成功发射,成功完成首个木星任务。自此,先驱者10号成为第一艘能够成为达到第三宇宙速度(能够脱离太阳系的速度)的的飞船,而达成这一成就飞船的总计也只有五艘。此项空间探索工程由位于加利福尼亚的美国国家宇航局埃姆斯研究中心指挥,空间探测器则由天合公司制造。
先驱者10号组装在一个带有直径2.74米(9英尺)的抛物面蝶形高增益天线的六边形总线周围,并且飞船围绕天线轴稳定旋转。其电力系统由四个放射性热电发生器构成,在发射时能够提供155瓦的总功率。
先驱者10号于1972年3月2日,在佛罗里达州卡纳维拉尔角,由擎天神运载火箭Centaur型发射。从1972年7月15日到1973年2月15日,先驱者10号成为首支横跨小行星带的飞船。对木星的拍摄始于1973年11月6日,拍摄距离约为2500万公里(1600万英里),总计拍摄约500张图片。1973年12月4日,飞船与木星之间距离达到最小,其距离仅为13.2252万公里(8.2178万英里)。任务期间,机载工具被用于研究小行星带、木星周围环境、太阳风、宇宙射线、以及太阳系和太阳风层(日光层)。
2003年1月23日,由于其无线电发射机电力系统损坏,在距地球120亿公里处,先驱者10号的无线电信号中断。
先驱者11号:人类首次近距离接触土星
先驱者11号(也被称为先驱者G号)是一支中259公斤(571磅)的无人空间探测器,由美国国家宇航局于1973年4月6日发射,用于研究小行星带、木星与土星周围环境、太阳风和宇宙射线。先驱者11号是第一支探索土星的探测器,也是第二个飞过小行星带并途径木星的。自此,先驱者11号成为第二艘能够成为达到第三宇宙速度的飞船。由于功率限制,加之距离过远,飞船与地面在1995年9月30日完成最后一次常规通讯,并在同年11月24日发送回最后一份工程数据之后,便失去了联系。
水手10号:第一个探测水星的航天器
水手10号是美国国家航空航天局于1973年11月3日发射的无人空间探测器,其任务为飞越水星和金星,这将使其成为首个飞越多个行星的人造飞船。
水手10号的发射距水手9号的发射大约有两年之久,是水星工程的第十艘飞船,其也将是水星工程的最后一艘飞船。(水手11号”和“水手12号”被分配给“航行者”计划,并被重新命名为“航行者1号”和“航行者2号)
水手10号的任务目标为测量水星以及金星的环境、大气、表面和星体特征。此外,还有一个任务是在星际介质中进行实验,以获取一些双行星重力辅助方面的经验。水手10号的科研团队由喷气推进实验室的布鲁斯.C.穆雷领导。
设计者对于水手10号的印象:在其首次执行重力辅助任务时,将飞越金星以减小近日点距离。这将使得飞船能够在1974到1975年间三次与水星会和。
旅行者2号:人类首次近距离拜访天王星和海王星
旅行者2号是由美国国家宇航局于1977年8月20日发射的空间探测器,其任务是研究外行星。同样作为“旅行者工程”的一部分,旅行者2号的发射时间比其同系列飞船旅行者1号早了16天,虽然抵达木星与土星所需要的时间更久,但它能够继续飞向更远的天王星与海王星,因此它也是唯一拜访过这两颗巨大冰行星的飞船。在五艘能够达到第三宇宙速度的飞船中,旅行者2号是第四个达成这一成就的。
1989年10月2日,继1979年木星系、1981年土星系、1986年天王星系的探索完成后,旅行者2号有一次完成了对于海王星系的探索,这标志着其基本任务圆满结束。截至2020年2月23日,旅行者2号已运行42年6个月零2天,并依然与美国国家宇航局深度空间网络保持联系,为太阳系外围空间的探索做出贡献。
2018年11月5日,在距离太阳122个天文单位(1.83×10^10公里)(约为光在真空中传播16小时58分的距离)处,以对太阳相对速度为15.341千米/秒(55230公里/小时)逃离太阳风层,进入星际介质中。着意味着,旅行者2号在继2012年旅行者1号之后,又一艘逃离太阳系束缚的飞船。进入星际介质后,旅行者2号成功完成首次对于星际等离子体密度与温度的测量。
邂逅天王星
旅行者2号最接近天王星的一次发生在1986年1月24日,其距离天王星云层仅81500公里(50600英里)。此外,旅行者2号发现了11个此前未知的卫星:天卫六、天卫七、天卫八、天卫九、天卫十、天卫十一、天卫十二、天卫十三、天卫十四、天卫十五、天卫二十五。同时,旅行者2号的任务还包括研究由于天王星97.8°的轴向倾角而形成的独特大气层,以及其环系统。旅行者2号测得天王星的自转周期为17小时14分。与其他已经拜访过的行星不同,天王星的磁场方向与旋转轴不一致,由此形成了一个距离太阳1000万公里(600万英里)的螺旋状磁尾。
在旅行者2号拜访期间,天王星大部分的云层特征被一层“薄雾”所遮盖,不过,假色彩超声造影图像显示其南极附近存在同心云带。此外,该区域测得大量紫外辐射,我们将这种现象成为“昼晖”。
从旅行者2号对天卫五低空拍摄的详细照片我们可以推断,其表面的大峡谷是地质断层形成的。一种假说认为,天卫五曾经历过一次剧烈撞击,以致其破碎,而后碎片又重新组合在一起。
此外,旅行者2号还在天王星周围发现了两条极其珍贵的环带,这是此前从未观测到的。进过测量,可以肯定的是天王星环与木星环和土星环存在极大差别。天王星环并不是与天王星一同形成的,而是在后来新形成的。组成天王星环的粒子应该是来自其某个卫星由于高速碰撞或者潮汐效应而产生的残留物。
造访海王星
1987年,通过地面控制,旅行者2号经过一次了中途修正,并于1989年8月25日完成与海王星的最近距离飞越。在经过对海王星系统飞行轨道的反复仿真测试,飞行控制器为旅行者2号穿过海卫一系统制定了最佳路线。相比于海王星的黄道面,海卫一的轨道平面严重倾斜,所以在经过中途修正后旅行者2号的飞行高度被调整为海王星北极上空4950公里(3000英里)。在飞过海王星最近点五个小时之后,旅行者2号又与海卫一来了一次近距离接触,这次的距离仅仅4万公里(25000英里)。在两颗已知的海王星卫星中,海卫一是较大的一个。
继天王星环后,旅行者2号再一次发现了海王星环,并且证实了六颗新卫星的存在,他们分别是:海卫三、海卫四、海卫五、海卫六、海卫七、海卫八。此外,在海王星附近,旅行者2号还发现了“大暗斑”,不过根据哈勃望远镜的观察记录,这个“大暗斑”已经消失了。
随着2006年国际天文联合会将冥王星降为矮行星,1989年旅行者2号飞越海王星,标志着人类通过空间探测器对太阳系已知行星的首次拜访全部完成,是人类的航天事业又一重要里程碑。
FY: 别说再见
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