第四章：太空探測(cè)器

唐山師范學(xué)院物理系

航天科技概論

主講：王志剛wangzhig753@（全校公選課）

第四章：太空探測(cè)器第四章：太空探測(cè)器

第一節(jié)：旅行者號(hào)探測(cè)器和海盜號(hào)探測(cè)器第二節(jié)：伽利略號(hào)探測(cè)器和麥哲倫探測(cè)器第三節(jié)；月球號(hào)探測(cè)器和喬托號(hào)探測(cè)器第四節(jié)：“卡西尼”號(hào)土星探測(cè)器和維佳號(hào)

探測(cè)器

第五節(jié)：火星探測(cè)器和先驅(qū)者號(hào)探測(cè)器第六節(jié)：金星探測(cè)器和尤利西斯探測(cè)器第一節(jié)：旅行者號(hào)探測(cè)器和海盜號(hào)探測(cè)器

1977年8月20日和9月5日，美國(guó)發(fā)射了旅行者2號(hào)和1號(hào)探測(cè)器，這兩個(gè)探測(cè)器沿著兩條不同的軌道飛行。在一百天后，旅行者1號(hào)超過(guò)旅行者2號(hào)，并先期到達(dá)木星考察。1979年3月5日，旅行者1號(hào)在距木星27.5萬(wàn)公里處與木星會(huì)合，拍攝了木星及其衛(wèi)星的幾千張照片并傳回地球。通過(guò)這些照片可以發(fā)現(xiàn)木星周?chē)灿幸粋€(gè)光環(huán)，還探測(cè)到木星的衛(wèi)星上有火山爆發(fā)活動(dòng)。旅行者2號(hào)于1979年7月9日到達(dá)木星附近，從木星及其衛(wèi)星中間穿過(guò)，在距木星72萬(wàn)公里處拍攝了幾千張照片。

一、旅行者號(hào)探測(cè)器1980年11月13日和1981年8月26日，這對(duì)探測(cè)器分別飛近土星考察。旅行者1號(hào)掠過(guò)土星時(shí)，發(fā)現(xiàn)成千上萬(wàn)的光環(huán)群，形成一組交錯(cuò)在一起的環(huán)形彩帶。旅行者1號(hào)還著重探測(cè)了原來(lái)認(rèn)為是太陽(yáng)系最大的一顆衛(wèi)星－－土衛(wèi)六，但從拍回的照片上發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)六的直徑只有4828公里，而不是過(guò)去認(rèn)為的5760公里，因此判定它小于木衛(wèi)三，從而退居為太陽(yáng)系的第二大衛(wèi)星。此外，還發(fā)現(xiàn)了土星的幾顆新衛(wèi)星。旅行者2號(hào)則對(duì)新發(fā)現(xiàn)的土星環(huán)和幾個(gè)衛(wèi)星作了近距離探測(cè)，向地球發(fā)送回一萬(wàn)多張照片。

旅行者號(hào)探測(cè)器本身重816千克，攜帶有105千克科學(xué)探測(cè)儀器。它的主體是扁平的十面棱柱體，頂端裝有一直徑為3.7米的拋物面天線，左右兩側(cè)各伸出一根懸臂，較長(zhǎng)的一根是磁強(qiáng)計(jì)支柱，短的一根是科學(xué)儀器支架。探測(cè)儀器有10種，主要是行星及其衛(wèi)星的攝像設(shè)備和各種空間環(huán)境探測(cè)設(shè)備。旅行者號(hào)的土星探測(cè)之行，初步揭示了土星家族的面貌。

目前，旅行者探測(cè)器都已飛出太陽(yáng)系，飛向茫茫宇宙深處。旅行者(航行者)旅行者(航行者)旅行者(航行者)航行者木星探測(cè)器木星探測(cè)器木星探測(cè)器木星探測(cè)器木星探測(cè)器木星探測(cè)器木星探測(cè)器木星探測(cè)器木星探測(cè)器二、海盜號(hào)探測(cè)器

1975年8月20日和9月9日,美國(guó)發(fā)射了兩個(gè)海盜號(hào)探測(cè)器，用于探索火星上有無(wú)生物。這兩個(gè)探測(cè)器由軌道飛行器和登陸艙組成，長(zhǎng)為5.08米，重3530千克，其中軌道飛行器重2330千克，登陸艙重1200千克，用三腳支撐，裝有生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)箱、測(cè)量挖掘設(shè)備、兩臺(tái)電視攝像機(jī)、機(jī)械手和電源。并于1976年在火星表面軟著陸成功?！昂１I1號(hào)和2號(hào)分別于7月20日和9月3日在火星表面軟著陸成功,40分鐘后就將第一張火星彩照發(fā)回地球。它們分別在火星上工作了六年和三年，對(duì)火星進(jìn)行了考察和拍照，共發(fā)回五萬(wàn)多幅火星照片，分辨率高達(dá)200米。四次探測(cè)有無(wú)生命存在的實(shí)驗(yàn)中，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何高級(jí)生命痕跡，從而排除了有關(guān)火星人的推測(cè)。一、伽利略號(hào)探測(cè)器

1989年10月18日，美國(guó)亞特蘭蒂斯號(hào)航天飛機(jī)將伽利略號(hào)木星探測(cè)器載入太空，并送上飛往木星的旅途。這個(gè)專(zhuān)門(mén)探訪木星的探測(cè)器重2550千克，裝有兩臺(tái)用钚—238作燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)和最先進(jìn)的科學(xué)觀測(cè)儀器。它的主要考察目標(biāo)是木星及其16顆衛(wèi)星，并施放一個(gè)探測(cè)裝置直接進(jìn)入木星大氣層考察。1990年2月9日，伽利略號(hào)飛過(guò)金星時(shí)作了順路探訪。1995年12月7日，伽利略號(hào)抵達(dá)木星，對(duì)木星大氣層和輻射帶進(jìn)行了詳細(xì)考察，揭示了木星的真面目。第二節(jié)：伽利略號(hào)探測(cè)器和麥哲倫探測(cè)器二、麥哲倫探測(cè)器

1989年5月5日，美國(guó)亞特蘭蒂斯號(hào)航天飛機(jī)將麥哲倫號(hào)探測(cè)器帶上太空，并在5月6日把它送上飛向金星的旅途。麥哲倫號(hào)探測(cè)器重3365千克，裝有一套先進(jìn)的電視攝像雷達(dá)系統(tǒng)，能透過(guò)厚實(shí)的云層測(cè)繪出金星上一個(gè)足球場(chǎng)大小的物體圖象。它經(jīng)過(guò)462天的太空飛行，于1990年8月10日飛臨金星，每隔40分鐘向地球傳回測(cè)得的數(shù)據(jù)和拍攝的照片。麥哲倫號(hào)探測(cè)器首次獲得第一張完整的金星地圖，對(duì)研究認(rèn)識(shí)金星上的地質(zhì)地貌，提供了形象的資料。麥哲倫麥哲倫一、月球號(hào)探測(cè)器

從1958年至1976年，前蘇聯(lián)發(fā)射了24個(gè)月球號(hào)探測(cè)器，其中18個(gè)完成探測(cè)月球的任務(wù)。月球2號(hào)探測(cè)器，1959年9月12日發(fā)射，兩天后飛抵月球并著陸，成為到達(dá)月球的第一位使者，首次實(shí)現(xiàn)從地球到另一個(gè)天體的飛行。同年10月4日，月球3號(hào)探測(cè)器飛往月球，三天后飛到月球背面，拍攝了第一張?jiān)虑虮趁娴恼掌?970年9月12日發(fā)射的月球16號(hào)探測(cè)器，9月20日在月面軟著陸，采集了120克月巖樣品，于24日帶回地球。1970年11月10日，月球17號(hào)載著世界上第一輛自動(dòng)月球車(chē)飛向月球。17日在月面著陸后，月球車(chē)1號(hào)下到月面進(jìn)行了10個(gè)半月的科學(xué)考察。它在月球上行程10540米，考察了八千平方米的月面，拍攝了數(shù)百幅月球全景照片和幾萬(wàn)張?jiān)旅嬲掌?973年1月8日發(fā)射月球21號(hào)，把月球車(chē)2號(hào)送上月面考察，取得了更多的成果。第三節(jié)；月球號(hào)探測(cè)器和喬托號(hào)探測(cè)器前蘇聯(lián)對(duì)月球的探測(cè)，使人們對(duì)月球的認(rèn)識(shí)更加豐富和完整了。二、喬托號(hào)探測(cè)器

1985年7月2日，歐洲空間局發(fā)射一個(gè)名叫喬托號(hào)的哈雷彗星探測(cè)器。它的外形是一直徑1.8米、高3米的圓柱體，重950千克。飛行8個(gè)月后，于1986年3月14日從哈雷彗核中心607公里處掠過(guò)，拍攝了1480張彗核照片。照片上顯示的彗核形狀凸凹不平、參差不齊，彗核長(zhǎng)15公里、寬8公里，比維加號(hào)測(cè)得的數(shù)據(jù)大一些。喬托號(hào)對(duì)哈雷彗星的探測(cè)具有重要價(jià)值。一、“卡西尼”號(hào)土星探測(cè)器

1997年10月，重六噸的“卡西尼”號(hào)星際探測(cè)器發(fā)射到飛往土星的軌道。這是本世紀(jì)最后一艘行星際探測(cè)的大飛船。

“卡西尼”號(hào)將用七年時(shí)間飛達(dá)土星軌道，也就是在2004年，它將飛抵土星，進(jìn)入環(huán)繞土星運(yùn)行的軌道。那時(shí)，它將會(huì)放出一個(gè)名叫“惠更斯”的探測(cè)器，飛往土衛(wèi)六。

第四節(jié)：“卡西尼”號(hào)土星探測(cè)器和維佳號(hào)探測(cè)器

“惠更斯”將用22天的時(shí)間，降到土衛(wèi)六的表面。當(dāng)它沖入土衛(wèi)六稠密的大氣層時(shí)，速度達(dá)到7倍音速，并產(chǎn)生大量的熱?！盎莞埂钡娜蝿?wù)，就是要穿入其大氣層，在近3小時(shí)的減速下降過(guò)程中，把探測(cè)大氣層時(shí)所得到的數(shù)據(jù)和圖象，用無(wú)線電信號(hào)傳送給軌道上的“卡西尼”號(hào)飛船，然后再傳回地球。人們希望知道，土衛(wèi)六的表面，是一片汪洋,還是堅(jiān)實(shí)的土地，或者有山有水，二者兼有。研究土星的這顆衛(wèi)星，將有助于了解地球的發(fā)展歷程?？ㄎ髂嵬列翘綔y(cè)器(Cassini)CassiniCassiniCassiniCassiniCassini土星景觀土星景觀土星景觀土星景觀土星景觀土星景觀土星景觀土星景觀土星景觀土星景觀土星景觀二、維佳號(hào)探測(cè)器

前蘇聯(lián)于1984年12月15日和21日先后發(fā)射維加1號(hào)和2號(hào)自動(dòng)行星際站。這種探測(cè)器重4噸，裝有質(zhì)譜儀、磁強(qiáng)計(jì)、電子分析器、電視攝像機(jī)及其他科學(xué)探測(cè)裝置。1986年3月6日，維加1號(hào)到達(dá)距哈雷彗核8900公里處，首次拍攝到彗核照片，顯示出彗核是冰雪和塵埃粒子組成的。維加2號(hào)于3月9日從距彗核8200公里處飛過(guò)，拍攝到了更清晰的彗核照片。經(jīng)過(guò)比較分析后，科學(xué)家認(rèn)為哈雷彗核的形狀如同花生殼模樣，長(zhǎng)約11公里，寬4公里。維加號(hào)探測(cè)器還首次發(fā)現(xiàn)彗核中存在二氧化碳和簡(jiǎn)單的有機(jī)分子，因此，科學(xué)家認(rèn)為從彗核中可以尋找到生命的起源。一、火星探測(cè)器

“火星探路者”號(hào)探測(cè)器1997年7月4日，攜帶火星探路者的飛船進(jìn)入火星大氣層，由降落傘帶著以每小時(shí)88.5公里的速度飄向火星表面，并在著陸前數(shù)秒鐘打開(kāi)九個(gè)巨大的保護(hù)氣囊。17時(shí)07分火星探路者在火星降落，在密封氣囊的保護(hù)下，經(jīng)過(guò)一番彈跳翻滾之后，在火星表面停了下來(lái)。

第五節(jié)：火星探測(cè)器和先驅(qū)者號(hào)探測(cè)器著陸成功后，飛船打開(kāi)外側(cè)的三個(gè)電池板，重10公斤的6輪“旅居者”號(hào)火星車(chē)緩緩駛離飛船，落到火星地表。其行進(jìn)路線是預(yù)先確定好的，首先朝目標(biāo)區(qū)西南部的一個(gè)長(zhǎng)100公里、寬19.3公里橢圓形區(qū)域緩慢行進(jìn)。在探測(cè)區(qū)，經(jīng)對(duì)由古代洪水沖刷形成的一個(gè)488平方米的小島作詳盡觀察，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)火星山谷平原暴發(fā)過(guò)多次洪水，并有眾多由水沖擊而來(lái)的圓形巖石，其中許多巖石沿同方向排列，表明它們受到同樣水流的沖擊?？茖W(xué)家推測(cè)當(dāng)時(shí)洪水有數(shù)百公里寬，水流量為每秒100萬(wàn)立方米?！盎鹦怯^察者”號(hào)探測(cè)器

1992年9月25日，火星觀察者號(hào)探測(cè)器發(fā)射成功。它重2.5噸，攜帶7部?jī)x器。經(jīng)11個(gè)月飛行7.2億公里后，到達(dá)距火星表面378公里的近極軌道，對(duì)火星進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)687天的觀測(cè)考察，繪制整個(gè)火星表面圖，預(yù)告火星天候，測(cè)量火星各種數(shù)據(jù)，進(jìn)一步揭示火星上有無(wú)處于原始階段的生命現(xiàn)象，為未來(lái)人類(lèi)移居火星探尋道路。但是1993年8月21日，火星觀察者號(hào)探測(cè)器突然與地面失去聯(lián)系，不再發(fā)回信息。這次探測(cè)令人失望地夭拆了。前蘇聯(lián)的火星探測(cè)計(jì)劃

前蘇聯(lián)的火星探測(cè)計(jì)劃可謂路途坎坷：1962年11月1日發(fā)射的火星1號(hào)在距地球1億多公里的地方通信中斷，考察失?。?971年5月19日發(fā)射的火星2號(hào)探測(cè)器，著陸艙在火星上著陸,但卻失去聯(lián)系；火星3號(hào)探測(cè)器雖然到達(dá)火星，但未完成預(yù)定的探測(cè)計(jì)劃；火星4號(hào)未能進(jìn)入火星軌道；火星5號(hào)雖然入軌，但工作時(shí)間很短；火星6號(hào)著陸失敗，飄入蒼茫天宇，不知去向。福波斯1號(hào)在宇宙空間已失去聯(lián)系；福波斯2號(hào)對(duì)火衛(wèi)一考察一段時(shí)間后，又出現(xiàn)故障?；鹦牵?6飛船發(fā)射后因故障墜入大海。連連受挫，前蘇聯(lián)不得不重新考慮自己的火星探測(cè)計(jì)劃。海盜(維京人)火星探測(cè)器海盜(維京人)海盜(維京人)海盜(維京人)海盜(維京人)海盜(維京人)火星兩極的登陸者火星兩極的登陸者火星飛蠅(火星Aerobot)火星觀察者火星全球的檢查官火星全球的檢查官火星全球的檢查官火星全球的檢查官火星全球的檢查官火星全球的檢查官火星探險(xiǎn)者火星探險(xiǎn)者火星探險(xiǎn)者火星探險(xiǎn)者火星探險(xiǎn)者火星探險(xiǎn)者在火星上的人藝術(shù)家的觀念在火星上的人工作二、先驅(qū)者號(hào)探測(cè)器

先驅(qū)者號(hào)探測(cè)器是美國(guó)發(fā)射的行星和行星際探測(cè)器系列之一，1958年10月到1978年8月發(fā)射，共13個(gè)。用來(lái)探測(cè)地球與月球之間的空間，金星、木星、土星等行星及其行星際空間。

其中以先驅(qū)者10、11號(hào)最為引人注目，它們是人類(lèi)派往外行星訪問(wèn)的第一批使者。先驅(qū)者10號(hào)于1972年3月2日先踏上征途，經(jīng)過(guò)1年零9個(gè)月的長(zhǎng)途跋涉后，穿過(guò)危險(xiǎn)的小行星帶，闖過(guò)木星周?chē)膹?qiáng)輻射區(qū),與1973年12月3日與木星相會(huì)。它飛臨木星時(shí)，沿木星赤道平面從木星右側(cè)繞過(guò)，在距木星13萬(wàn)公里的地方穿過(guò)木星云層，拍攝了第一張木星照片，并進(jìn)行了十多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)和測(cè)量，向地球發(fā)回第一批木星資料，為揭開(kāi)木星的奧秘立下頭功。在木星巨大的引力加速下，直向太陽(yáng)系邊疆飛去。于1989年5月24日飛越過(guò)冥王星軌道，帶著給外星人的“禮品”－－“地球名片”，向銀河系漫游而去。

先驅(qū)者11號(hào)于1973年4月6日啟程，它以探測(cè)土星為主要責(zé)任。1979年9月1日，先驅(qū)者11號(hào)從距土星3400公里的地方掠過(guò)，第一次拍攝到了土星的照片。它探測(cè)了土星的軌道和總質(zhì)量，測(cè)量了土星大氣成分、溫度、磁場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)新光環(huán)。探測(cè)了土星之后，先驅(qū)者11號(hào)便從天王星近旁掠過(guò)，與“先驅(qū)者”10號(hào)同于1989年飛離太陽(yáng)系。一、金星探測(cè)器

1961年2月12日，前蘇聯(lián)發(fā)射了金星1號(hào)探測(cè)器，但卻在距地球756萬(wàn)公里時(shí)通信中斷，無(wú)法得到探測(cè)的結(jié)果。1967年6月12日發(fā)射的金星4號(hào)探測(cè)器，經(jīng)過(guò)了大約35000萬(wàn)公里的飛行，進(jìn)入金星大氣層，成功登陸金星表面。由于金星大氣的壓力和溫度比預(yù)想的高得多，使著陸艙受損，未能發(fā)回金星探測(cè)結(jié)果。在1970年12月15日，金星7號(hào)在金星實(shí)現(xiàn)軟著陸，成功傳回金星表面溫度等數(shù)據(jù)資料。測(cè)得金星表面溫度為攝氏447度，氣壓為90個(gè)大氣壓，大氣密度約為地球的100倍。第六節(jié)：金星探測(cè)器和尤利西斯探測(cè)器此后，前蘇聯(lián)又相繼發(fā)射了九個(gè)金星號(hào)探測(cè)器。金星9號(hào)和10號(hào)在金星表面各拍攝了一張金星全景照片，首次向人們展露出金星的容顏；金星13號(hào)和14