伽利略號木星探測器

伽利略號木星探測器伽利略號木星探測設備01簡介太空之旅評價結(jié)構(gòu)特點幾個疑問目錄03050204基本信息伽利略號木星探測器是1989年從“亞特蘭蒂斯”號航天飛機上發(fā)射的，是美國航天局第一個直接專用探測木星的航天器。也是美國宇航局發(fā)射的最成功的探測器之一。它于1989年10月18日升空，1995年12月進入環(huán)木星軌道。它旅行了28億英里，它的終結(jié)日期比原來預計的晚了六年。伽利略號繞木星飛行了34圈，觀測結(jié)果大大增進了人們對木星和四顆伽利略衛(wèi)星的了解。1995年12月，伽利略號軌道器釋放一枚木星大氣探測器，獲得了有關木星大氣層的第一手探測資料。簡介簡介伽利略號的木星之旅1989年10月18日，由“阿特蘭蒂斯”號航天飛機送入軌道的“伽利略”號木星探測器，是美國航天局第一個直接專用探測木星的航天器。伽利略木星探測計劃始于1978年，最初計劃于1982年1月發(fā)射，后因經(jīng)費不足、飛行設計修改和航天飛機發(fā)射失敗等原因而先后9次變動計劃。致使發(fā)射一再推遲，研制經(jīng)費高達13.6億美元。伽利略”號木星探測計劃是由美國和聯(lián)邦德國聯(lián)合進行的。伽利略號木星探測器飛船配備著攝像機、近紅外勘測分光儀、磁強儀、測云儀、大氣結(jié)構(gòu)儀等17種科學儀器，用于木星大氣層構(gòu)成、云層結(jié)構(gòu)、溫度、磁場等方面的勘測和研究?！百だ浴碧柊l(fā)射后，不停地朝向太陽軌道飛行了兩年，于1990年2月通過金星，于1990年12月以時速1.429萬千米的速度，首次通過地球軌道，再以時速12.71萬千米的速度，于1992年12月第二次通過地球軌道和地—月交會軌道，并對它們都“順便”進行紅外觀測。最后以時速14.03萬千米的速度，于1995年12月7日到達木星。它的軌道器在釋放出探測器后，就成為木星的人造衛(wèi)星，探測器則下降到木星表面，并及時地向地球連續(xù)地發(fā)回了各種寶貴的探測數(shù)據(jù)。使人類對這個距離地球非常遙遠的星球第一次有了了解。結(jié)構(gòu)特點軌道器大氣探測器再入器結(jié)構(gòu)特點軌道器軌道器是由美國的噴氣推進實驗室設計、制造和操作的，其總重為2378千克，正常情況下以3.15轉(zhuǎn)/分自旋穩(wěn)定。其上的主要設備為；推進艙，包括一個機動推力器和一個單一入軌推力器，與推進劑一起共重約1185千克；2臺放射性同位素熱電偶發(fā)電機，可提供0～480瓦的電力；一個約5米直徑的高增益地球通信天線，用S和X波段與地球通信，定向精度為0.1度。軌道器上還裝有很多精密的探測儀器，主要包括：CCD攝像機，發(fā)回的照片清晰度比“旅行者”探測器的高20～1000倍，可分辨出木星衛(wèi)星表面30～50米范圍的細節(jié)；近紅外繪圖分光計，可探測出氮、磷化氫、水、甲烷、鍺等組分；紫外分光計能探測出氮、氫和氧等；光子偏振、輻射計，可以測量偏振光和光強度；磁強計、高能粒子檢測儀、等離子體檢測儀、等離子體波分系統(tǒng)（測量電場和磁場變化）、塵埃粒子檢測儀和重離子計數(shù)器等，可用于對木星磁層等的研究。再入器再入器是由美國航天局的艾邁斯研究中心負責設計，休斯飛機公司創(chuàng)造的。其外形呈扁錐體，總重約339千克、其中僅防熱殼就重達220千克。其上有2臺1波段發(fā)射機、能以128比特/秒的速率發(fā)送測量數(shù)據(jù)，經(jīng)軌道器中繼到地球。再入器上的探測儀器有：大氣結(jié)構(gòu)檢測儀，能測量木星大氣的溫度、壓力等；中性質(zhì)譜儀，可測定木星大氣組分；氦分量檢測儀，用于測定木星大氣中的氦氣含量；測云計、純流量輻射計以及光和射電檢測儀等。大氣探測器伽利略號大氣探測器由制動防熱罩和一個球形儀器艙組成。制動防熱罩是一個120度錐角的鈍頭圓錐殼體，表面覆蓋著一層很厚的碳燒蝕防熱層。這層防熱罩的重量占了探測器總重量的50%。球形儀器艙里裝備了大氣組分探測計、質(zhì)譜儀、氦氣濃度計，測云計，輻射計，高能粒子探測計等多種先進的探測儀器設備，還裝備有降落傘系統(tǒng)，無線電發(fā)射裝置和電源系統(tǒng)。大氣探測器的總重量為345千克。軌道器于1995年7月到達木星軌道前150天，放出大氣探測器后，沿著木星橢圓軌道執(zhí)行探測任務，并繞木星飛行了22個月，拍攝到木星及其衛(wèi)星的大量清晰的照片；大氣探測器則深入木星大氣層的深處探測大氣層的成分和物理特性。這個探測器以每秒48千米的速度進入狹窄的通道最后進入大氣層，它承受了400g的加速度，表面壓力高達14個大氣壓，表面溫度高達780攝氏度高溫，在它打開降落傘徐徐下降的過程中，展開了各種測量工作。隨著高度的下降，大氣壓力和氣溫越來越高，最后高達20個大氣壓，這時，環(huán)形探測器被大氣壓垮，探測工作被迫終止。整個工作歷時1小時。太空之旅起飛計劃前往木星困難重重木衛(wèi)二的發(fā)現(xiàn)壽命延長墜毀木星010302040506太空之旅起飛計劃“伽利略”號探測器走向太空的過程可謂一波三折。最初，NASA計劃于1982年1月將它發(fā)射升空，后因改變飛行計劃，推遲到1986年5月。1986年1月28日，“挑戰(zhàn)者”號航天飛機升空爆炸，使“伽利略”號計劃再度推遲。此后，由于經(jīng)費原因，NASA改用推力較小的火箭。正是這一改變，“伽利略”號放棄了原來直飛木星的計劃，而采取了獨特的飛行路線，借助于金星和地球的重力加速。這樣，它到達木星的時間也從原來的2年延長到6年。1989年10月18日，“伽利略”號木星探測器離開“亞特蘭蒂斯”號航天飛機后，首先飛向太陽。此后，按照預定路線，先于1990年2月掠過金星，再于同年12月和1992年12月兩次掠過地球，以充分利用它們的引力來加速，然后才正式踏上飛往木星的征途。又經(jīng)過3年的太空遨游，1995年12月7日，“伽利略”號才終于進入繞木星飛行的軌道。前往木星伽利略號的旅程并不幸運。它原本的計劃是由太空穿梭機將它和它的推動火箭--半人馬座火箭送入地球軌道。然后半人馬座火箭將用2年半的時間將伽利略號送抵木星。在80年代初，伽利略號完工的時候由于航天飛機和運載火箭沒有準備好。所以推遲了發(fā)射時間。當一切準備妥當之后，升空日期便定在了1986年的5月。但在1986年1月的挑戰(zhàn)者號航天飛機慘劇發(fā)生后，美國政府停止了一切的升空活動，并對安全準則作出了檢討。伽利略號的升空時間被延后至3年之后。新的安全準則也隨之增加，包括使用低功率的推進火箭，并禁止在航天飛機的運送倉內(nèi)放置燃料。這意味著半人馬座火箭將取消。為了進入預期的軌道，太空船會先進入金星的軌道，再借助引力來加速，再兩度折回地球加速，然后前往木星。這使得原本預定2年半的旅程變成了6年。在等待升空的三年中，伽利略號被多次改造，運送和儲藏。有人認為這3年的“旅程”很可能就是升空后諸多問題的原因。伽利略號利用增加了的旅程，對月球的光面和暗面的地表化學物質(zhì)作出了比較，而且還對地球南極的臭氧層作出了大氣觀測。但在最后一次離開地球之前，問題再度出現(xiàn)。伽利略號的主天線--高增益天線被發(fā)現(xiàn)不能準確打開。高增益天線作為伽利略號和地球聯(lián)絡的主要工具，它的出錯造成了嚴重的后果。本來伽利略號能每數(shù)分鐘往地球發(fā)回一張照片，故障發(fā)生后變成了數(shù)周一張。幸而，計算機技術(shù)的發(fā)展對此作出了彌補。數(shù)據(jù)能通過壓縮再傳送，這使得照片的傳送時間減少為數(shù)小時。困難重重伽利略號在伽利略號略過小行星帶時，伽利略號對小行星951和小行星243（Ida）作出精密觀測，發(fā)現(xiàn)Ida的衛(wèi)星，并命名為Dactyl。在1994年的彗星撞木星天文奇觀中，伽利略號觀測了舒梅克·利維九號彗星的碎片撞入木星的過程，地球上的望遠鏡則要等待木星自轉(zhuǎn)來觀測其陰影。然而，在到達木星的兩個月前，另一個問題發(fā)生了。伽利略號的磁帶記錄器發(fā)生了故障。磁帶記錄器的主要任務是，記錄伽利略號上各種儀器所探測到的結(jié)果，并在適當?shù)臅r候發(fā)回地球。在主天線發(fā)生故障之后，磁帶記錄器的作用就顯得非常重要了。為了對磁帶記錄器作出調(diào)整，伽利略號放棄了原本探測木衛(wèi)一的計劃。伽利略號帶有一個探測器，該探測器的任務是沖入木星的大氣，并在燃燒殆盡前，盡可能多的發(fā)回數(shù)據(jù)。這是個艱難的任務，與木星大氣摩擦將產(chǎn)生高達華氏21000度的高溫。在打開降落傘減速之后，探測器將與抵擋高溫的擋熱板脫離。獨自承受木星的風暴，高溫和巨大的壓力。在1995年12月7日，探測器進入了木星的大氣。探測器成功地發(fā)回了信號，并在降落了57分鐘之后，探測器被木星發(fā)出的熱力燒毀。但這57分鐘大大地增加了我們對木星的大氣和氣候的了解。伽利略號對研究木星的衛(wèi)星也作出了很大的貢獻。在伽利略號到達木星之前，人們一共發(fā)現(xiàn)了16顆木星的衛(wèi)星。伽利略號到達后又發(fā)現(xiàn)了多個衛(wèi)星。這個數(shù)字已經(jīng)上升到了63個。由于受到輻射的破壞，伽利略號的攝影裝置于2002年1月17日停止運作。工程師由于能夠修復磁......木衛(wèi)二的發(fā)現(xiàn)“伽利略”號探測器在距木衛(wèi)二上空351公里的地方飛掠而過。令人驚訝的是，木衛(wèi)二地磁北極點的地理位置在變化，并且移動得很頻繁，幾乎每5個半小時就移動一定距離。這個結(jié)果讓許多科學家困惑：究竟是什么力量驅(qū)使木衛(wèi)二的地磁北極點不斷運動呢？“我認為這些發(fā)現(xiàn)告訴我們，在木衛(wèi)二的地表之下有一個液體水層?！笨臻g科學家瑪格麗特·基維爾森說。按照科學家的解釋，如果在木衛(wèi)二的地表之下有一個液體傳導層———諸如鹽水層———那將可以最為完滿地解釋磁性極點的不斷變遷?；S爾森據(jù)此表示：“這些新發(fā)現(xiàn)對于木衛(wèi)二上存在海洋的設想非常具有說服力?！痹谫だ蕴柕娜蝿战Y(jié)束后，美國太空總署的下一個探測器名為木星冰月軌道器(JupiterIcyMoonsOrbiter,JIMO)，處于草擬階段。壽命延長探測器原定約2年的使命先后被3次延長。在1995年12月飛抵環(huán)木星軌道后的7年多時間內(nèi)，它創(chuàng)造的記錄有：繞木星運行34周，與木星主要衛(wèi)星35次相遇，發(fā)回包括1.4萬張照片在內(nèi)的3萬兆比特數(shù)據(jù)，在木星的三顆衛(wèi)星上發(fā)現(xiàn)了地下液態(tài)鹽水存在的證據(jù)，第一次從軌道上對木星系統(tǒng)進行了完整考察，第一次對木星大氣進行了直接測量。伽利略號美國宇航局原打算讓“伽利略”號在環(huán)木星軌道上運行下去，但探測器有關木衛(wèi)二上可能存在海洋的發(fā)現(xiàn)使專家們改變了想法?！百だ浴碧柕闹饕姑皇侨ネ庑菍ふ疑谠O計時探測器沒有經(jīng)過消毒處理。當它燃料即將用盡時，在木星引力的作用下軌道可能發(fā)生變化，并可能與木衛(wèi)二相撞。理論上，探測器與木衛(wèi)二相撞可能導致地球的微生物在木衛(wèi)二上立足，這種情況將會影響未來在這顆衛(wèi)星上尋找本土生命的工作。美宇航局由此決定，在“伽利略”號燃料未完全用盡、還能控制運行軌道之時，讓它葬身于木衛(wèi)二之外的其他天體上，這個“安葬地”最終定為木星。墜毀木星NASA的伽利略號探測飛船美國時間2003年9月21日下午(北京時間9月22日凌晨)結(jié)束了在木星的八年使命，它按照預期撞向了這顆最大的行星，而科學家們在地球上熱烈慶祝。在墜毀之日，“伽利略”號將運行到木星背面，然后以大約每小時17萬公里的速度墜入木星大氣層?！百だ浴碧柵c木星大氣摩擦過程中所形成的高溫會使該探測器發(fā)生劇烈燃燒，并最終墜毀于木星。與“伽利略”號探測計劃有關的約1500名各界代表，屆時將聚集于美宇航局噴氣推進實驗室，為這顆探測器“送終”。伽利略計劃主持人泰力格女士說：“伽利略號宇宙飛船已經(jīng)老化，燃料快要用罄，而且不斷暴露在輻射下。在宇宙飛船脫離我們的控制之前讓它以受到控制的方式了結(jié)，這樣做是對的?！睂τ趨⒓咏ㄔ臁l(fā)射和照顧伽利略號的人來說，九月廿一日將標志一個時代的結(jié)束。NASA在加州帕薩德納的噴射推進實驗室發(fā)言人埃格爾表示，實驗室在美國東部時間下午3：40（北京時間今天凌晨3：40）多與飛船失去了聯(lián)系，比預期的時間早了2小時36分鐘，有1000多人圍繞伽利略進行工作，他們都來到了實驗室慶祝任務結(jié)束。幾個疑問疑問一疑問三疑問二幾個疑問疑問一“伽利略”帶來了外星生命的佳音？許多人會問，為什么一個木星探測器會引起美國宇航局上千名科學家如此感慨？為什么會引起全世界許多人的瞻目？這得從“伽利略”號探測器的誕生和它帶給人類的偉大發(fā)現(xiàn)說起。前后費時30多年，耗資14億美元的“伽利略”號探測器其貌不揚，大小相當于一輛跑車，所搭載的儀器只有10件，控制它神經(jīng)中樞的電腦更是只有相當于“蘋果II”的性能，而且發(fā)射升空不久便發(fā)現(xiàn)其主天線和另一個重要儀器失靈。然而，就是它成了美國宇航局有史以來最偉大的太空探測器：它第一個拍到了月球和彗星在一起運行的照片；它第一個拍到了星際大爆炸的壯觀情景。那是1994年，一顆彗星猛烈撞擊木星，爆炸產(chǎn)生的威力比全世界的核武器爆炸能量加起來還多數(shù)百上千倍。這一情景最讓地球感動的是，如果沒有木星“無私”把彗星吸引到自己的身邊，那么地球上的生命根本無法經(jīng)受彗星天地大沖撞之重；最為偉大的是，它第一個拍到了木星衛(wèi)星歐羅巴有海洋的照片！這讓地球生命看到了外星生命的希望。疑問二為什么要讓“伽利略”號烈火焚身？既然“伽利略”號勞苦功高，而且迄今性能穩(wěn)定，為什么非得讓它撞木星大氣層焚身滅跡呢？美國宇航局的答案非常明確：正是它的偉大發(fā)現(xiàn)決定了它最終悲壯焚身命運！美國宇航局太陽系探索部門負責人科倫－哈特曼說。人類進行太空探索最想揭開的一個謎是：“茫茫太空中，地球生命真的孤獨嗎？”“伽利略”號探測器讓人類看到了外星球生命的希望，因為它從木星的衛(wèi)星“歐羅巴”上發(fā)回的照片顯示，這顆木星的衛(wèi)星有一片海洋！在地球上，水意味著生命，因此在地球外的其它星體大氣中，如果發(fā)現(xiàn)有水的跡象，那么就意味著生命的綠洲！“伽利略”號上的燃料即將用完，一旦沒有燃料的話，那么這個宇宙探測器將失控，有可能撞向歐羅巴的海洋中，“伽利略”號上的地球細菌有可能在那片陌生的外星海洋上生存甚至發(fā)展起來，從而污染了遙遠的歐羅巴海洋，威脅那里可能存在的外星生命！“伽利略”項目負責人克勞迪婭說，讓“伽利略”號探測器烈火焚身是件正確的事，因為歐羅巴的環(huán)境太珍貴太值得我們地球人保護了，而且歐羅巴的海洋一定會成為未來人類太空探索最聚焦的星球，因為，那里可能存在有地球生命的伙伴――外星生命！伽利略......疑問三“伽利略”最后之旅如何進行？最讓人關心，最引人瞻目的當然是“伽利略”號的最后之旅。那么，“伽利略”號的最后時刻將會是什么樣的呢？“伽利略”號先進入木星上空洶涌的高輻射的“粒子海洋”。“伽利略”號探測器之前也數(shù)度進入這一極度危險的“粒子海洋”，承受探測器原設計四倍以上的輻射，探測器為此付出了巨大的代價――部分儀器損毀，照相機被震碎，探測器內(nèi)載記憶系統(tǒng)失去。2002年11月，探測器再度進入危險地帶，結(jié)果承受了相當于一天能殺人1000次的強烈輻射。這次，“伽利略”號探測器進入危險地帶后，搭載的系統(tǒng)會進入安全模式，但仍會頑強地向地球傳回大量的數(shù)據(jù)，幾個小時后，探測器將會徹底沉默，美國東部時間2003年9月21日下午16時，“伽利略”號將轉(zhuǎn)至木