對地遙感與深空探測=8

1、第八講沖出太陽系28.1太陽探測 1,先驅(qū)者(pioneer)5(1960)、6(1965-2000)、7(1966-1995)、8(1967-2001)、9(1968-1983)、 E (1968-) 2, Helios 計(jì)劃 A (1974-1982)、B (1976-1985) 美國與德國合作 3, ISEE (1978-1982) 4，太陽極大期任務(wù)衛(wèi)星(SolarMax) 1980-1989 0 5，尤利西斯(美國與 歐空局1994-Now這個任務(wù)有些特殊)0 6，太陽和太陽風(fēng)層探測器(SOHO) 1995-0 7, ACE 1997-Now 0 8， Genesis 2001-20

2、04 0 9， STEREO A 2006-0 10， STEREO B 2006-0 11,夸 父計(jì)劃，2012-38.1.1，美國先驅(qū)者6、7、8、9號0先驅(qū)者計(jì)劃專門探測太陽系內(nèi)行星以及空 間環(huán)境，尤其是太陽磁暴等情況。從1965-1969共發(fā)射5顆，也被稱為“先驅(qū)者A、B、 C、D、E (E失敗)”。A、B、C、D這4顆帶有自旋穩(wěn)定的衛(wèi)星構(gòu)成了 一個探測群.0先驅(qū) 者6號和先驅(qū)者9號定位在離太陽0.8天文單位的軌道上。其軌道周期略短于地球。先驅(qū)者7號和先驅(qū)者8號定位在離太陽1.1天文單位的軌道上。軌道周期略長于地球。0 由于它們的軌道位置在地球的兩側(cè)，有時候軌道器就在太陽地球連線上。如

3、果太陽磁暴發(fā) 生，它們可以提前向地面控制站報(bào)告。48.1.2美國與德國Helios計(jì)劃AB0美國與德國合作的一項(xiàng)研究太陽活動的探測計(jì)劃，在1974和1976年各發(fā)射了兩顆探測 器。探測器的最大飛行 速度達(dá)到了 25.3萬km/h(創(chuàng)下了記 錄)，同時也創(chuàng)下了距離太陽最 近的探測記錄：0.3天文單位(4500萬km) 0研究太陽、太陽-行星關(guān)系和水星軌道以內(nèi) 的近日行星際空間，探測太陽風(fēng)、行星際磁場、宇宙線、微流星體 等。0到1980年，兩 顆探測器完成了預(yù)定計(jì)劃，但是直到1985年仍可以傳回信號資料。到現(xiàn)在(2009)，兩顆 探測器仍然在環(huán)繞太陽的軌道上運(yùn)行。58.1.3美國歐空局ISEE3

4、(國際日地探索計(jì)劃探測器)0 International Sun-Earth Explorer 3史上最長壽的探測器之一0 (1978-2014) ISEE3是國際日地探索(ISEE)項(xiàng)目發(fā)射的第三個 探測器，在太陽與地球間的軌道運(yùn)行(最初定位在第一拉格朗日點(diǎn)上)。ISEE3號探測到了 宇宙伽瑪射線的爆發(fā)和太陽耀斑。0 1982年，國際彗星探索計(jì)劃將ISEE更名為ICE。ICE于 1985年脫離原有軌道探測賈可比尼-秦諾彗星，并在之后探測哈雷彗星。0 1997年，ISEE3 號壽終正寢。但NASA依然利用其穩(wěn)定軌道在2008年9月為航 天飛船進(jìn)行定位聯(lián)系。ISEE3 正在回歸，將于2014年左

5、右接近地球。該衛(wèi)星的飛行指導(dǎo)法科哈爾說那時衛(wèi)星的外形會 依然完好，燃料充足。法科哈爾希望衛(wèi)星能退回到日地之間的原有軌道，可供學(xué)生們作廉 價(jià)的實(shí)驗(yàn)。ICE于1985年脫離原有軌道探測賈可比尼-秦諾彗星和哈雷彗星。78.1.4美國歐空局尤利西斯探測器0 (人類探索太陽的一座豐碑)“尤利西斯”號是人類成功發(fā)射的第一個黃道外太陽探測 器?！坝壤?西斯”一名來自希臘神話人物奧德修斯拉丁文姓名。正如這名傳說中 的英雄， “尤利西斯”使人類對地球生命賴以生存的太陽認(rèn)識上升到一個新高度。1990年10月6 日，美國發(fā)現(xiàn)號航天飛機(jī)將尤利西斯號太陽探測器送入太空，把對太陽的探測活動推向 一個新的階段。該探測器重3

6、85千克，靠钚核反應(yīng)堆提供工作能量，共裝有九臺科學(xué)儀器， 其任務(wù)是探測太陽兩極及其巨大的磁場、宇宙射線、宇宙塵埃、Y射線、X射線、太陽 風(fēng)等。8尤利西斯-奇特的探索路徑(1990-2009) 0更多驚喜： 尤利西斯”號意外地于2000 年和2007年分別經(jīng)過百武彗星和麥克諾特彗星的彗尾，催生不少驚人發(fā)現(xiàn)。例如，百武 彗星離子彗尾長度超過5億公里，是迄今發(fā)現(xiàn)的最長彗尾。在飛經(jīng)木星附近時，“尤利西 斯”號還6次探測到了源于木星或木星周圍衛(wèi)星以28天為周期的塵埃爆發(fā)。任務(wù)終結(jié)： 在18年的飛行任務(wù)之后，2009年7月1日，ESA結(jié)束了與其通信聯(lián)絡(luò)。在尤利西斯之前， 人類對于太陽的觀測僅僅局限于太陽的

7、低緯度，觀測地點(diǎn)都是在太陽的黃道平面上。為了探 索太陽所有緯度情況，尤其是南北兩極的情況，探測器采用了南北兩極的飛行模式。 1992年，探測器被助推到木星軌道附近，利用木星強(qiáng)大的行星引力進(jìn)行變軌。使探 測器進(jìn)入近日點(diǎn)1天文單位（地球的位置），遠(yuǎn)日點(diǎn)5天文單位（木星的位置），與 黃道傾角為80.2度的大橢圓軌道上。在這個位置可以對太陽表面一覽無余，能夠全方 位地觀測太陽。98.1.5美國 歐空局太陽和太陽風(fēng)層探測器（SOHO計(jì)劃）（1995-2009） 太陽和太陽風(fēng)層探測器（Solar and Heliospheric Observatory， 縮寫為SOHO）是歐洲航天局及美國國家航空航天局共

8、同研制的無人太空船，于1995年發(fā) 射升空。該太空船重610公斤，于L1拉格朗日點(diǎn)上公轉(zhuǎn)（但是她不是準(zhǔn)確定位在L1點(diǎn)， 為了通信安全）。在該點(diǎn)，環(huán)繞太陽公轉(zhuǎn)所需的離心力是經(jīng)地球重力抵消后的太陽重力，而 公轉(zhuǎn)周期與地球相同，因此可停留在相對位置上。該天體在地球上空150萬公里處運(yùn)動， 其所受的重力加速中，太陽比地球（5.9 mm/s2 ）多2% （118 mm/s2），而該位置所需的離心 加速為經(jīng)抵消后重力加速的一半（59mm/s2），其總所受加速為177 mm/s?，與地球公轉(zhuǎn)相 同。太陽和太陽風(fēng)層探測器安裝了十二臺主要的科學(xué)儀器，每一個都能夠獨(dú)立的觀察太陽 或者太陽的某個局部。原定于2007

9、年完成 使命的SOHO被延長至2009年年底（1995-2009）。 10這又是一個神奇的探測器在發(fā)射SOHO之后，借助于它可以觀察在太陽邊緣飛過的彗 星，觀察到這樣飛近太陽的彗星已超過1000顆。最初設(shè)想，SOHO在太空工作2年時 間，但是由于它提供的信息非常寶貴，因此對它的飛行撥款已持續(xù)多次。的確，SOHO在 工作中并非沒有遇到技術(shù)問題，例如在1998年它曾一度失去控制，但是在兩個月后又成功 使它攜帶的陀螺儀恢復(fù)正常工作；在1999年底控制系統(tǒng)再次出現(xiàn)問題，而在2003年6 月主天線的轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)折斷，但是由于飛行控制中心專家的努力，每次都成功恢復(fù)了 SOHO 的正常工作。118.1.6中國（

10、國際合作）夸父計(jì)劃“夸父計(jì)劃”由三顆衛(wèi)星組成，其中A星設(shè)置在距地球 15 0萬公里的日地連線上，用來全天候監(jiān)測太陽活動的發(fā)生及其伴生現(xiàn)象。另兩顆衛(wèi)星B 1和B2在地球極軌大橢圓軌道上飛行，用來監(jiān)測太陽活動導(dǎo)致的地球近地空間環(huán)境的變 化。這次是中國元素。 2012太陽活動極大期。2012 （即所謂的世界末日年）是太陽活動 劇烈頻繁的時期，抓住這一機(jī)會發(fā)射，夸父計(jì)劃將幫助科學(xué)家深入研究日地環(huán)境，為災(zāi)害 性空間環(huán)境預(yù)報(bào)提供觀測數(shù)據(jù)。同時，它將揭示日地空間風(fēng)暴機(jī)理，監(jiān)測行星際擾動傳 播。屆時，空間天氣的預(yù)警預(yù)報(bào)水平將大幅提高，并推動中國航天深空探測技術(shù)的發(fā)展。 德國、法國、比利時、奧地利、加拿大等國1

11、0多位著名空間科學(xué)家也將參與這項(xiàng)由中國人 發(fā)起的太陽探索計(jì)劃。1213拉格朗日點(diǎn)1906年首次發(fā)現(xiàn)運(yùn)動于木星軌道上的小行星（Trojan 群小行星）在木星和太陽的作用下處于拉格朗日點(diǎn)上。在每個由兩大天體構(gòu)成的系統(tǒng)中，按 推論有5個拉格朗日點(diǎn)，但只有兩個是穩(wěn)定的，即小物體在該點(diǎn)處即使受外界引力的攝擾， 仍然有保持在原來位置處的傾向。每個穩(wěn)定點(diǎn)同兩大物體所在的點(diǎn)構(gòu)成一個等邊三角 指受兩大物體引力作用下,能使小物體穩(wěn)定的點(diǎn).一個小物體在兩個大物體的引力作用下在 空間中的一點(diǎn)，在該點(diǎn)處，小物體相對于兩大物體基本保持靜止。這些點(diǎn)的存在由法國數(shù)學(xué) 家拉格朗日于1772年推導(dǎo)證明的。14L1在M1和M2兩個

12、大天體的連線上，且在它們之間。例如：一個圍繞太陽旋轉(zhuǎn)的物體， 它距太陽的距離越近，它的軌道周期就越短。但是這忽略了地球的萬有引力對其產(chǎn)生的拉力 的影響。如果這個物體在地球與太陽之間，地球引力的影響會減弱太陽對這物體的拉力，因 此增加了這個物體的軌道周期。物體距地球越近，這種影響就越大。在L1點(diǎn)，物體的軌道 周期恰好等于地球的軌道周期。太陽及日光層探測儀（SOHO） （NASA關(guān)于SOHO工程的網(wǎng) 站）即圍繞日-地系統(tǒng)的L1點(diǎn)運(yùn)行。15L2在兩個大天體的連線上，且在較小的天體一側(cè)。例如：相似的影響發(fā)生在地球的另一側(cè)。 一個物體距太陽的距離越遠(yuǎn)，它的軌道周期通常就越長。地球引力對其的拉力減小了物體

13、 的軌道周期。在L2點(diǎn)，軌道周期變得與地球的相等。 L2通常用于放置空間天文臺。因?yàn)?L2的物體可以保持背向太陽和地球的方位，易于保護(hù)和校準(zhǔn)。威爾金森微波各向異性探 測器已經(jīng)圍繞日-地系統(tǒng)的L2點(diǎn)運(yùn)行。詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡將要被放置在日-地系統(tǒng)的 L2點(diǎn)上。16L3-L5 L3在兩個大天體的連線上，且在較大的天體一側(cè)。例如：第三個拉格 朗日點(diǎn)，L3,位于太陽的另一側(cè)，比地球距太陽略微遠(yuǎn)一些。地球與太陽的合拉力再次使 物體的運(yùn)行軌道周期與地球相等。 一些科幻小說和漫畫經(jīng)常會在L3點(diǎn)描述出一個“反地 球” 。 L4 (穩(wěn)定點(diǎn))在以兩天體連線為底的等邊三角形的第三個頂點(diǎn)上，且在較小天 體圍繞較大天體

14、運(yùn)行軌道的前方。 L5 (穩(wěn)定點(diǎn))在以兩天體連線為底的等邊三角形的 第三個頂點(diǎn)上，且在較小天體圍繞較大天體運(yùn)行軌道的后方。 L4和L5有時稱為“三角拉 格朗日點(diǎn)”或“特洛伊點(diǎn)”。 土衛(wèi)三的L4和L5點(diǎn)有兩個小衛(wèi)星，土衛(wèi)十三和土衛(wèi)十四。土衛(wèi)四在L4點(diǎn)有一個衛(wèi)星土衛(wèi)十二。17天文學(xué)中的用途在雙星系統(tǒng)、行星和太陽、衛(wèi)星和行星(或任何因重力牽引而相互繞行的兩個天體)的軌 道面上，所特有的一些穩(wěn)定點(diǎn)。例如，超前和落廢木星軌道60度的地方，各有一個拉格朗 日點(diǎn)，如果有小行星在這兩個拉格朗日點(diǎn)上，它會在此點(diǎn)附近振蕩，但不會離開這些點(diǎn)，而 特洛伊小行星(Trojan asteroids)就是位在這兩個區(qū)域。事

15、實(shí)上，任何雙星系統(tǒng)都有五個 拉格朗日點(diǎn)。除了上面的兩個點(diǎn)之外，另三個的拉格朗日點(diǎn)不很穩(wěn)定，處在其他拉格朗日點(diǎn) 上的小天體，稍受擾動就會離開它位置。18世界矚目的是2001年升空的威爾金森宇宙微 波各向異性探測衛(wèi)星(WMAP)，WMAP是繼宇宙微波背景探索者衛(wèi)星COBE之后的第二代 宇宙微波背景探測衛(wèi)星。人們感到好奇的，也是WMAP的定位：處于太陽-地球系統(tǒng)的“第 二拉格朗日點(diǎn)”。19天文學(xué)家很快就在木星之后60的位置上，也發(fā)現(xiàn)了小行星。迄今為 止，在木星前后這兩個拉格朗日點(diǎn)上，已找到700顆小行星?？茖W(xué)理論的預(yù)見何其美妙！后 來發(fā)現(xiàn)的這些處在拉格朗日點(diǎn)上的小行星，都以特洛伊戰(zhàn)爭里的英雄命名。于

16、是，這幾百顆 小行星，就有了一個“集體的”稱號：特羅央群小行星。這個“特羅央”，實(shí)際上就是古 希臘神話中小亞細(xì)亞的“特洛伊”城。208.2飛躍太陽系為了探測太陽系外圍空間的物理 情況，迄今為止，共發(fā)射了4艘宇宙飛船，即“先驅(qū)者”10號、11號，“旅行者”1號和2 號。它們都肩負(fù)著美國宇航局的重大科學(xué)考察項(xiàng)目。21“先驅(qū)者10號(Pioneer 10)”于1972 年3月2日上午，一路上考察了行星際物質(zhì)；1973年12月3日與木星會合，在離木星13 萬公里處飛掠而過，探測到木星規(guī)模宏大的磁層，研究了木星大氣，送回300多幅木星云 層和木星衛(wèi)星的彩色電視圖像。“先驅(qū)者11號”飛船于1973年4月6

17、日發(fā)射，1974年12 月5日到達(dá)木星。它離木星表面最近時只有4.6萬公里，比“先驅(qū)者10號”近兩倍。送回 有關(guān)木星磁場、輻射帶、重力、溫度、大氣結(jié)構(gòu)以及4個大衛(wèi)星的情況，并按地面指令調(diào) 整 航向，飛越在地面因視角不合適而難于觀測的木星南極地帶?！跋闰?qū)者11號”在完成任 務(wù)后，向著土星飛去1977年8月20日和9月5日，美國又相繼發(fā)射了 “旅行者1號”和 “旅行者2號”飛船。這兩艘飛船在儀器設(shè)備方面比“先驅(qū)者” 10號和11號先進(jìn)。“旅行者1號(Voyager 1)”于1979年3月飛臨木星，在3天之內(nèi)探測了木星和4個伽利略衛(wèi)星， 以及木衛(wèi)五，拍攝了數(shù)以千計(jì)的彩色照片，并進(jìn)行了一系列科學(xué)考察。

18、“旅行者2號”于1979 年7月飛臨木星，對木星進(jìn)行了考察。兩艘飛船在離開木星后，還要繼續(xù)探測土星、天王星 和海王星，然后飛出太陽系，到茫茫的宇宙中去尋找知音。22旅行者1號探測器(Voyager 1 ) 組織：美國太空總署發(fā)射日期：1977年9月5日運(yùn)載火箭：泰坦三號E半人馬座 火箭 NSSDC ID: 1977-084A 質(zhì)量:721.9 kg 能源:420 W235 Sep 旅行者 1 號(Voyager 1) 是一艘無人外太陽系太空探測器，重815千克，于1977年9月5日發(fā)射，截止到2006年 仍然正常運(yùn)作。它曾到訪過木星及土星，是第一艘太空船提供的高解像清晰照片?，F(xiàn)時，它是離地球最

19、遠(yuǎn)的人造飛行器。它的飛行速度比現(xiàn)時任何人造太空船都快一點(diǎn)， 使較它遲一個月發(fā)射的姊妹船旅行者2號永遠(yuǎn)都不會超越它，以比兩艘太空船要高的發(fā)射 速度送上太空的新視野號也如此。它的一生里曾受惠于幾次的引力加速。旅行者1號現(xiàn)時 已經(jīng)進(jìn)入太陽系最外層邊界，并即將飛出太陽系，目前處于太陽影響范圍與星際介質(zhì)之間， 距離太陽167億公里（或111.642AU，數(shù)據(jù)截止2009年10月9日）。262010-4-8270旅行 者1號已經(jīng)進(jìn)入了日鞘，即介乎太陽系與星際物質(zhì)之間的終端震波區(qū)域。如果旅行者1號 最終在離開日球?qū)禹敽笕阅苡行н\(yùn)作，科學(xué)家們將有機(jī)會首次量度到星際物質(zhì)的實(shí)際情況。 依據(jù)現(xiàn)時的位置，太空船發(fā)出的

20、訊號需要13個小時以上才 能抵達(dá)它的控制中心，由噴氣 推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室JPL監(jiān)控。旅行 者1號在沿雙曲線軌道軌道，并已經(jīng)達(dá)到了第三宇宙速度。這 意味著他的軌道再也不能引導(dǎo)太空船飛返太陽系，與沒法聯(lián)絡(luò)的先驅(qū)者10號、已停止操作 的先驅(qū)者11號及其姊妹船旅行者2號一樣，成為了一艘星際太空船。280旅行者1號發(fā)射 后，首次在1979年1月開始對木星進(jìn)行拍攝。在同年的3月5日離木星最接近，只距離木 星中心349,000公里。由于在如此近距離掠過，太空船在48小時的近距離飛行時間中，得 以對木星的衛(wèi)星、環(huán)、磁場以及輻射環(huán)境作深入了解及高解像度拍攝。整個拍攝過程最終于 4月完成。0兩艘太空船對木星及其衛(wèi)星有不少

21、重要發(fā)現(xiàn)，最令人驚訝的是在木衛(wèi)一上發(fā)現(xiàn) 了火山活動。這是當(dāng)時并沒有在地球上觀察得到，就連先驅(qū)者10號及11號也未有觀察得到。 拜訪木星Jupiter29拜訪土星Saturn在順利地借助了木星的引力后，太空船朝土星的方向 進(jìn)發(fā)。旅行者1號于1980年11月略過土星，于11月12日最接近土星，距離土星最高 云層124,000公里（77,000英里）以內(nèi)。太空船探測到土星環(huán)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，并且對土衛(wèi)六上的大氣層進(jìn)行了觀測。由于發(fā)現(xiàn)了土衛(wèi)六擁有濃 密的大氣層，噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的控制人員最終決定了讓旅行者1號駛近一點(diǎn)土衛(wèi)六進(jìn)行研 究，并隨之終止了它繼續(xù)探訪其余兩顆行星。0結(jié)果造訪天王星和海王星的任務(wù)只得交予旅

22、 行者2號。這次靠近土衛(wèi)六的決定使太空船受到了額外的引力影響，最終使太空船離開了 黃道，終止了它的探索行星任務(wù)。30拜訪天王星Uranus0旅行者2號所拍攝的天王星的“月 亮” Miranda。1986年1月24日。距離19000英里。天衛(wèi)五（Miranda）是天王星的一顆 衛(wèi)星。它是天王星已知衛(wèi)星中距其第十一近，也是天王星的大衛(wèi)星中靠天王星最近的一顆。 31拜訪海王星Neptune0在1989年夏天，旅行者2號飛船離開地球以來12年，成為第一 個觀察海王星的探測器。32Voyager 1因電力有限而停止操作的功能0 2003停止掃描平臺及 紫外線觀測0 2010停止回轉(zhuǎn)運(yùn)作0 2010停止資

23、料終端就緒運(yùn)作（只能以70米/34米天線 陣來接收每秒1.4位元的資料）0 2016終止儀器間共享電力0 2020沒有足夠電力起動任 何單一儀器0宇宙中的飄流瓶330加利福尼亞州帕薩迪納-NASA的旅行者1號經(jīng)過33年飛 行，已經(jīng)達(dá)到我們太陽系的邊緣（日鞘），沒有太陽風(fēng)向外運(yùn)動。0現(xiàn)在（2010-12-13），旅 行者1號經(jīng)過17.4 billion km已越過邊界進(jìn)入了一個新領(lǐng)域太陽向外釋放的熱電離氣體或 等離子體的速度已經(jīng)放緩到零。0科學(xué)家們懷疑，由于恒星間的星際風(fēng)作用，太陽風(fēng)轉(zhuǎn)向側(cè) 面。3旅行者1鍍金唱片Voyager 1上攜帶了一張銅質(zhì)磁盤唱片，內(nèi)容包括用55種人類語言 錄制的問候語和

24、各類音樂，旨在向“外星人”表達(dá)人類的問候。唱片有12英寸厚，鍍金表 面，內(nèi)藏留聲機(jī)針。55種人類語言中包括了古代美索不達(dá)米亞阿卡得語等非常冷僻的語言， 以及四種中國的方言（國語、廈門、廣東、吳語）。問候語為：“行星地球的孩子（向你們） 問好”。唱片還包括了以下內(nèi)容：0時任聯(lián)合國秘書長庫爾特瓦爾德海姆的問候。0時任 美國總統(tǒng)卡特的問候，內(nèi)容是：“這是一份來自一個遙遠(yuǎn)的小小世界的禮物。上面記載著我 們的聲音、我們的科學(xué)、我們的影像、我們的音樂、我們的思想和感情。我們正努力生活 過我們的時代，進(jìn)入你們的時代?！? 一個90分鐘的聲樂集錦，主要包括地球自然界的各 種聲音以及27首世界名曲，其中有中國京

25、劇和古曲高山流水莫扎特的魔笛和日本 的尺八曲等。 115幅影像，太陽系各行星的圖片、人類生殖器官圖像及說明等。35宇宙中 孤獨(dú)的“旅行者”，1977-36370據(jù)新華社電美國航天局表示，過去3年中，“旅行者1號” 上攜帶的兩個高能望遠(yuǎn)鏡接收到越來越多的宇宙射線，上個月，來自太陽系外的宇宙射線 數(shù)量急劇增加。此外，探測器感測到的高能粒子數(shù)量也出現(xiàn)變化，這些源自太陽的粒子數(shù) 量有所下降?；谶@些數(shù)據(jù)，項(xiàng)目科學(xué)家得出結(jié)論：“人類向星際空間派出的首個使者已 在太陽系邊緣”。0參與“旅行者”項(xiàng)目的科學(xué)家埃德斯通說，物理規(guī)律表明，“旅行者 1號”將在未來的某一天成為首個進(jìn)入星際空間的人造物體，但具體日期目

26、前還無法確定。 旅行者1號” 1977年升空，其最初目標(biāo)是觀測木星、土星、天王星和冥王星，1989年 完成任務(wù)后，美國航天局指令其向銀河系中心方向進(jìn)發(fā)。38電池耗盡后帶地球問候繼續(xù)前 行 旅行者1號”一開始就帶著將地球人的信息傳遞給未知的外星人的任務(wù)。 旅行者1 號”已經(jīng)在太空中飛行35年，它發(fā)回的數(shù)據(jù)要用16小時38分鐘傳回地球。目前，“旅行 者1號正以每秒17公里的速度向星際宇 宙駛?cè)?，現(xiàn)在這個探測器距太陽約180億公里。“旅 行者2號”距離太陽約15億公里。0兩艘旅行者探測器都放置了磁盤唱片，上面錄制了包 括漢語在內(nèi)的55種人類語言帶給“外星人”的問候語和來自地球自然界的各種聲音、圖片

27、等。0旅行者號的兩枚探測器攜帶的钚電池將持續(xù)到2025年。當(dāng)電池耗盡之后，他們將繼 續(xù)向著銀河系的中心前進(jìn)，只是他們將不會再傳送數(shù)據(jù)給地球。（景青）39 0 太空旅行日志0 1977年9月5日12點(diǎn)56分在美國卡納維拉爾角空軍基地出發(fā)，離 開地球。0 1977年12月 趕上了率先一步離開地球的雙胞胎兄弟“旅行者2號”。0 1978年9月 離開小行星帶。0 1979年3月 近距離“拜訪”木星，看到了木星背陽面的極光。0 1980年11月 近距離“探訪”土星，發(fā)回萬余幅彩色照片。0 1989年 向銀河系中心方向前進(jìn)。0 2012年5月 已到達(dá)太陽系邊緣400 1990年的2月14日，美國宇航局的旅

28、行者1號飛船，駛出了我們太陽系中最遠(yuǎn)的行星冥 王星。0在最后離開的時刻，它將攝像頭對準(zhǔn)了它的故鄉(xiāng)太陽系，為它拍攝了一系列照片， 而這也是第一次從外部為太陽系拍攝的肖像。41420 這就是那個藍(lán)點(diǎn)，它在那里。那就是 我們的家，我們的一切。在它上面，有你愛的每個人、你認(rèn)識的每個人、你聽說過的每個 人。歷史上的每一個人，都在它上面度過了自己的一生。也許這張表現(xiàn)我們的世界是如何 渺小的照片，是人類愚蠢自負(fù)的最好證明。0它更表明，我們?nèi)祟愔g必須友善相處，珍 惜和保護(hù)這個黯 淡的藍(lán)點(diǎn)。它是我們唯一的家。0 Carl Sagan430卡爾薩根（Carl Sagan,1934 -1996 ），美國人，曾任美

29、國康奈爾大學(xué)行星研究中心主任，被稱為“大眾天文學(xué)家”和 “公眾科學(xué)家”。他對人類將無人航天器發(fā)送到太空起過重要的作用，在行星科學(xué)、生命的 起源、外星智能的探索方面也有諸多成就。他主持過電視科學(xué)節(jié)目，出版了大量科普文章和 書籍，其伊甸園的飛龍?jiān)@得普里策獎，電視系列節(jié)目宇宙在全世界取得熱烈反響。 主要作品還有宇宙聯(lián)結(jié)宇宙布盧卡的腦被遺忘前輩的陰影暗淡藍(lán)點(diǎn)數(shù)以 十億計(jì)的星球等。44旅行者30周年加州理工學(xué)院（1977-2007）45群星為伴“極超 深場”（XDF）460哈勃望遠(yuǎn)鏡的這張照片名為“極超深場” （XDF），是有史以來人類拍攝的最 遙遠(yuǎn)星空（132億光年），覆蓋的天空區(qū)域僅僅相當(dāng)于一個滿

30、月張角的很小一部分，但仍然 包含了多達(dá)5500個星系天體目標(biāo)，其中最暗弱星系的亮度僅有人類肉眼可見最暗弱天體亮 度的億分之一（2009年）。0等到美國宇航局即將發(fā)射的詹姆斯韋伯空間望遠(yuǎn)鏡升空之后， 它將可以看到更遙遠(yuǎn)的星系，當(dāng)時的宇宙年齡將僅僅只有數(shù)億年之久。47未來十大太空技 術(shù) 1.離子推進(jìn)器傳統(tǒng)的火箭是通過尾部噴出高速的氣體實(shí)現(xiàn)向前推進(jìn)的。離子推進(jìn)器也是 采用同樣的噴氣式原理，但是它并不是采用燃料燃燒而排出熾熱的氣體，它所噴出的是一束 帶電粒子或是離子。它所提供的推動力或許相對較弱，但關(guān)鍵的是這種離子推進(jìn)器所需要的 燃料要比普通火箭少得多。只要離子推進(jìn)器能夠長期保持性能穩(wěn)定，它最終將能夠

31、把太空飛 船加速到更高的速度。相關(guān)技術(shù)目前已經(jīng)應(yīng)用到一些太空飛船上，比如日本的“隼鳥”太空 探測器和歐洲的“智能1號”太空船等，而且技術(shù)已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步。未來最有希望成 為更遠(yuǎn)外太空旅行飛船推進(jìn)器的可能就是VASIMR（可變特定動力磁等離子火箭）等離子火 箭。這種火箭與一般的離子推進(jìn)器稍有不同。普通的離子推進(jìn)器是利用強(qiáng)大的電磁場來加速 離子體，而VASIMR等離子火箭則是利用射頻發(fā)生器將離子加熱到110萬攝氏度。在強(qiáng)大的 磁場中，離子以固定的頻率旋轉(zhuǎn)，將射頻發(fā)生器調(diào)諧到這個頻率，給離子注入特強(qiáng)的能量， 并不斷增加推進(jìn)力。試驗(yàn)初步證明，如果一切順利，VASIMR等離子火箭將能夠推動載人飛 船

32、在39天內(nèi)到達(dá)火星。48核子脈沖推進(jìn)器最危險(xiǎn)、最不計(jì)后果的一項(xiàng)應(yīng)該是核子脈沖推進(jìn)技術(shù)。核子脈沖推進(jìn)技術(shù)的基本思想就 是，在推進(jìn)火箭的尾部定期扔出一個核彈，用作推動力的來源。這個匪夷所思的想法，卻 恰恰是美國國防部高級研究計(jì)劃署提出的。高級研究計(jì)劃署的這項(xiàng)研究計(jì)劃代號為“獵戶 座計(jì)劃”，是1955年美國實(shí)實(shí)在在考慮過的一項(xiàng)計(jì)劃。計(jì)劃的目標(biāo)是研究一種適合快速星際 旅行的推進(jìn)方案。在高級研究計(jì)劃署最終拿出的方案中，推進(jìn)火箭被設(shè)計(jì)成一個巨大的減 震器，而且還有厚重的輻射屏蔽用于保護(hù)乘客的安全。這個方案看起來可行，但它可能 會對大氣層造成嚴(yán)重的輻射問題。因此，到20世紀(jì)60年代該計(jì)劃最終未能真正實(shí)施。盡

33、 管存在許多擔(dān)憂，仍然有人在繼續(xù)研究核子脈沖推進(jìn)技術(shù)。理論上講，核彈動力飛船速度 可以達(dá)到10%的光速。以這樣的速度到達(dá)最近的恒星可能需要40年。49核聚變動力火箭依靠核動力的太空飛行技術(shù)并不是只有核子脈沖推進(jìn)器，還有其他的核能利用方式。比 如，在火箭上安裝一個裂變反應(yīng)堆，利用裂變反應(yīng)堆提供熱量噴射氣體，從而產(chǎn)生推動力。 不過，這種核裂變動力火箭與核聚變動力火箭相比，仍有很大的差距。在核聚變反應(yīng)中，核子被迫進(jìn)行聚合從而產(chǎn)生巨大的能量。大多數(shù)的聚變反應(yīng)堆都是利 用托卡馬克裝置將燃料限制在一個磁場之中來驅(qū)動聚變反應(yīng)的。但是，托卡馬克裝置太重， 并不適合用于火箭之上。因此，核聚變動力火箭必須要采用另

34、一種觸發(fā)聚變的方法，即慣 性約束核聚變。這種設(shè)計(jì)以高能光束（通常是激光）來代替托卡馬克裝置中的磁場。當(dāng)聚變反應(yīng)發(fā)生后，磁場再引導(dǎo)熾熱離子噴向火箭尾部，實(shí)現(xiàn)核聚變火箭的推 進(jìn)力。50布薩德噴氣式引擎所有推進(jìn)火箭，包括上述的核聚變動力火箭，都存在一個相同的關(guān)鍵難題。為了實(shí)現(xiàn)更 快、更遠(yuǎn)的目標(biāo)，火箭上必須要攜帶更多的燃料，更多的燃料必然會增加火箭的重量，進(jìn) 而會減小推進(jìn)力。如果想實(shí)現(xiàn)星際間旅行，就必須要避免這種情況。于是，1960年，物 理學(xué)家羅伯特-布薩德提出了一種噴氣式引擎，布薩德噴氣式引擎或許可以解決這一難題。 布薩德噴氣式引擎原理和上述核聚變動力火箭一樣，但是它并不需要攜帶足夠的核燃料。 它

35、首先是將周圍太空中的氫物質(zhì)進(jìn)行電離后，然后利用強(qiáng)大的磁場吸收這些氫離子作為燃 料。雖然布薩德噴氣式引擎方案沒有上述核聚變動力火箭中的反應(yīng)堆問題，但是它所面臨 的問題 是磁場大小的問題。由于星際空間中氫物質(zhì)很 少，因此它的磁場必須要足夠大才可 行，甚至要延伸到數(shù)千公里之外。除非是發(fā)射前進(jìn)行精密的計(jì)算，設(shè)計(jì)出飛船飛行的精確 軌道，這樣就不用攜帶多余的燃料，也不再需要巨大的磁場。不過這種想法又出現(xiàn)一個弊 端，那就是飛船必須要按既定軌道飛行，不得偏離，而且從其他星球返程則變得更加困難。太陽帆推進(jìn)技術(shù)這是另一項(xiàng)不需要攜帶足夠燃料的技術(shù)，因而理論上講也可達(dá)到極高的速度，不過它往 往需要一個時間過程才可完成

36、這一目標(biāo)。與傳統(tǒng)的利用風(fēng)力進(jìn)行航行的帆船相比，太陽帆 是從太陽光線中吸取能量。目前，太陽帆推進(jìn)技術(shù)已在地球的真空室內(nèi)取得試驗(yàn)成功。然 而，在太空軌道上實(shí)施相關(guān)試驗(yàn)則以不幸而告終。比如，2005年，世界上最大的業(yè)余太 空科學(xué)組織美國行星協(xié)會研制了一艘名為“宇宙1號”的太空飛船，它的太陽帆運(yùn)載火箭 因故障而墜毀。2005年6月22日凌晨4時46分，俄羅斯用“波浪”火箭發(fā)射了以太陽光 為動力的“宇宙一號” (Cosmos-1)飛船，進(jìn)行太陽帆的首次受控飛行嘗試。最新飛行數(shù)據(jù) 顯示，飛船在起飛83秒后遭到失敗，主持這一項(xiàng)目的美國行星學(xué)會說，在發(fā)射約2 0分鐘 后，飛船與地面失去了聯(lián)系。目前飛船是否入軌

37、正在等待進(jìn)一步的證實(shí)。升空的飛船由8 片三角形聚酯薄膜帆板組成，耗資400萬美元，是美國一家私人組織“行星協(xié)會”、俄羅斯 科學(xué)院和莫斯科拉沃奇金科學(xué)生產(chǎn)聯(lián)合體花費(fèi)數(shù)年時間聯(lián)合建造的。52 “Ikaros”太陽帆 飛船日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)2010-6-11日稱，已確認(rèn)“Ikaros”太陽帆飛船的帆成功展 開，并公開了飛船上攝像頭拍下的圖像。該飛船在太空中像船帆一樣展開薄膜，以太陽光 的微小壓力作為前進(jìn)動力。報(bào)道指出，“Ikaros”5月同金星探測器“拂曉”號一起發(fā)射后， 轉(zhuǎn)動直徑1.6米、高0.8米的圓柱形機(jī)體，在離心力作用下徐徐展開薄膜帆。 6月10日， 日本科研人員確認(rèn)“Ikaros”在

38、距地球約770萬公里的太空中順利展開了邊長14米的正方形 帆。外置于帆中心機(jī)體上的攝像頭拍下這一圖像并傳回了地球。 “Ikaros”的薄膜帆由可自由 調(diào)節(jié)光反射的特殊材料制成，可用于加速、減速及改變方向。在接近金星之前的約半年中將 反復(fù)進(jìn)行太陽帆試驗(yàn)，未將來開發(fā)深空探測器積累經(jīng)驗(yàn)。53 太陽帆推進(jìn)器太陽帆推進(jìn)的機(jī)理是利用太陽光的光壓產(chǎn)生推力進(jìn)行宇宙航行，考慮每個光子的動量I 為: I=hv/c式中，h為普朗克常數(shù);v為光波頻率;c為光速。如果每秒鐘有N個光子垂直 撞擊在物體上，并被完全反射回去，則物體獲得的動量增量(即光壓)為2N-h-v/c0在地球附 近，絕對黑體受到的太陽光壓為p0=4.5

39、7x10-6N/m2o如果太陽光以。角照射在面積為S的 太陽帆上，并被反射回去，則太陽帆產(chǎn)生的推力為酊=2p0 S(R0/R)2cos伽式中，R0為地球 到太陽的距離;R為太陽帆到太陽的距離。如果帆的面積為2平方米，則太陽光只能產(chǎn)生1 毫克推力。這種推力雖然很微小，但在沒有空氣阻力的太空，卻會使太陽帆不斷加速，可以 從低軌道升到高軌道，甚至加速到第二、第三宇宙速度，飛離地球，飛離太陽系。根據(jù)計(jì) 算,直徑為300米的太陽帆，可使重0.5噸的航天器在200多天內(nèi)飛抵火星。54磁場帆推進(jìn)技術(shù)與太陽帆不同的是，磁場帆是由太陽風(fēng)提供推動力，而不是由光線提供推動力。太陽風(fēng) 是一種擁有自己磁場的帶電粒子流。科學(xué)家提出，在太空飛船周圍制造一個與太陽風(fēng)磁場 相排斥的磁場，這樣就可利用磁場的排斥力推動太空飛船飛行。與此相 近的相關(guān)技術(shù)還有 “太空蛛網(wǎng)”技術(shù)，這種技術(shù)就是在太空飛船周圍延伸出一個帶正電的電網(wǎng)，這樣的電網(wǎng) 可以與太陽風(fēng)中的大量的陽離子相排斥，從而獲得推進(jìn)力。不管是磁場帆，還是“太空 蛛網(wǎng)”技術(shù)，都是在利用磁場進(jìn)行“沖浪”，磁場力使得太空船能夠改變軌道，甚至