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略行者号探测器

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基本简介
概述

  1977年美国发射的2个行星探测器。它们巧妙地利用巨行星的引力作用,使它们适时改变轨道,从而达到同时探测多颗行星及其卫星的目的。两探测器各重815千克,结构大体相同,带有宇宙射线传感器、等离子体传感器、磁强计、广角、窄角电视摄像仪、红外干涉仪等11种科学仪器,耗资3.5亿美元。1号发射前出现故障而延期,结果延至1977年9月5日发射,2号按预定计划在1977年8月20日发射。

1号探测器

  1号探测了木星和土星,2号则探测了木星、土星、天王星和海王星,取得了巨大的成功,发回约5亿个数据。提供了有关木星磁场、磁层、大气、内部结构的可靠资料,发现了木星极光、木星环和5颗新木卫,详细考察了伽利略卫星;经过土星时,发现土星环的细节结构和众多新的动力现象,22个土卫构成复杂的运动系统,证实了巨行星有自己的能源,表面是液态氢的海洋,导致人们对行星观念发生深刻的改变。

2号探测器

  2号还探明天王星的大气、磁场情况,修订了其自转周期值,提出其独特的内部结构模型,发现10颗新天卫和11条新天王环;有关海王星的重大发现有:探明其大气组成及剧烈的大气活动,发现表面上的黑斑和亮斑,探明其磁场、磁层和内部结构,确证了它的5条环带和6颗新海卫,尤其海卫一的成果更有重大价值。2颗探测器将从不同方向飞出太阳系。它们都携带有一张特殊的镀金唱片“地球之音”,上面录制了有关人类的各种音像信息:60个语种向“宇宙人”的问候语、35种自然界的声音、27首古典名曲、115帧照片。预计唱片可在宇宙间保存10亿年之久。

贡献

  发射一百天后,旅行者1号超过旅行者2号,并先期到达木星考察。1979年3月5日,旅行者1号在距木星27.5万公里处与木星会合,拍摄了木星及其卫星的几千张照片并传回地球。通过这些照片可以发现木星周围也有一个光环,还探测到木星的卫星上有火山爆发活动。 旅行者2号于1979年7月9日到达木星附近,从木星及其卫星中间穿过,在距木星72万公里处拍摄了几千张照片。

  1980年11月13日和1981年8月26日,这对探测器分别飞近土星考察。旅行者1号掠过土星时,发现成千上万的光环群,形成一组交错在一起的环形彩带。 旅行者1号还着重探测了原来认为是太阳系最大的一颗卫星——土卫六,但从拍回的照片上发现土卫六的直径只有4828公里,而不是过去认为的5760公里,因此判定它小于木卫三,从而退居为太阳系的第二大卫星。此外,还发现了土星的几颗新卫星。旅行者2号则对新发现的土星环和几个卫星作了近距离探测, 向地球发送回一万多张照片。

  旅行者号探测器本身重816千克,携带有105千克科学探测仪器。它的主体是扁平的十面棱柱体,顶端装有一直径为3.7米的抛物面天线,左右两侧各伸出一根悬臂, 较长的一根是磁强计支柱,短的一根是科学仪器支架。探测仪器有10种,主要是行星及其卫星的摄像设备和各种空间环境探测设备。旅行者号的土星探测之行,初步揭示了土星家族的面貌。

  在考察了木星和土星后,旅行者1号开始飞离太阳系,而旅行者2号”不仅要像“旅行者1号”那样穿过火星轨道和危险的小行星带,相继与木星(1979年)和土星(1981年)交会,还要与天王星和海王星交会。这样即大大提高了太空船的利用率,又丰富了科学探测的内容。要采用象“旅行者”1号和2号这样的飞行路线,179年才有一次适当的机会。

  旅行者2号于1985年~1989年之间先后探测了天王星和海王星。天王星是于1781年3月13日被偶然发现的一颗神秘行星,距地球十分遥远,用天文望远镜观察它时,所看到的图像很模糊。旅行者2号经过8年的时间,航行了48亿千米之后,于1985年11月4日开始接近天王星。1986年1月24日,它从距天王星最近点飞过,然后仍继续观测到2月25日。在1988年1月24日17时59分,“旅行者”2号横穿距天王星赤道10.707万千米处,航行长达6个小时,仔细地观察了天王星的真面貌,拍摄了大量珍贵的照片。在如此近的距离上考察一颗距地球30亿千米远的天体,这还是第一次。

  1989年8月24日,美国西部时间20时56分,“旅行者”2号继完成对天王星的探测任务之后,经过了12年的太空飞行,总航程达72亿千米,按预定计划飞临海王星北极的4827千米上空。自从1846年海王星被人们首次发现以来,直到1989年,用高倍率望远镜看它也只是一个不大的光点。“旅行者”2号飞临海王星上空一个月之前,它的摄像机镜头就开始对准海王星了,当它以每小时6万多千米的速度向海王星直奔而去,并在距海王星北极4827千米处的最近点掠过的过程中,就不断拍摄照片,并向地球发回了6000多张彩色照片,这些照片从离地球在 约45亿千米外发出,要到达地球即使是无线电波传输,也要走4小时零6分钟。在大屏幕前看到第一批海王星图片的科学家惊讶得不知所措。因为这是人类第一次看清了远在45亿千米之外的海王星。

2 科学探索
  除了科学仪器外,旅行者号探测器上还携带了一张镀金铜板声像片和一枚金刚石唱针,它可以在宇宙中保存10亿年,上面记录了用54种人类语言向外星智慧生物发出的问候语,还有117种地球上动植物的图形,以及长达90分钟的各国音乐录音,其中包括中国传统古筝名曲《高山流水》。这些地球之声将带着人类的期望回荡在宇宙空间。人们希望它在宇宙中漂流的漫长岁月里能遇上地外生命,而这张唱片则传达了来自地球而的信息。

旅行者一号一段发给外星人的电文:


  这是一个来自遥远的小小星球的礼物,它是我们的声音、科学、形象、音乐、思想和感情的缩影,这个地球之音是为了在这个辽阔而令人敬畏的宇宙中给予我们的希望,我们的决心和我们对遥远世界的良好祝愿。

3 相互联系
美国和中国的天文学家们在定于3日出版的新一期英国《自然》杂志上发表论文说,两个探测器以完全相反的方向穿越太阳系边缘时与太阳之间的距离存在显著差异,这表明太阳系不像原先认为的那样是一个简单的对称大圆球,而应该近似椭球体,“像个鸡蛋”。

  太阳系以太阳为核心,太阳的整个“势力范围”在天文学中被称作“日光层”,也就是太阳风(太阳喷射的高能粒子)所能触及之处连成的一个虚拟囊泡,太阳和太阳系行星等都被囊括在其中。太阳风由于和太阳系以外的星际物质“冲撞”,在“激波边界”开始突然减速,因此这个减速的位置被看作是太阳系边缘起始的标志。再往外,太阳风的势力让位于太阳系以外星际物质的势力,这个最外缘区域被称作太阳风鞘,或称“日鞘”。

  美国宇航局天体物理学家莱昂纳德·伯拉戈说,很多研究者以前认为,太阳系的形状是简单的、对称的,而现在看来,就像是有一只巨大的手在一侧推挤使得它不对称。

  科研小组推断认为,这个推动因素来自于包括太阳系在内的银河系内众多恒星系统之间的磁场作用。磁场对太阳系两端的作用角度不同,使得太阳系呈不对称形。“旅行者”探测器项目科学家埃德·斯通指出,磁场的这种差异作用可能是由于银河系内恒星爆炸产生的星际间动荡造成的。

旅行者号的现状

2005年,旅行者1号成功穿越了所谓的冲击停滞地带,由于受太阳系外部环境的影响,原来以每小时1.1-2.4公里的速度行进的太阳风在这里来了个急刹车。

  截止2006年8月15日,旅行者1号探测已经距离太阳有整整100个天文单位,将近于150亿公里,成为了迄今为止飞得最远的人造物体。而旅行者2号与太阳之间的距离也已达76个天文单位(约114亿公里)。

  探测器已经接近了太阳系边缘,这里太阳风已经开始与其它恒星际环境相融合,而探测器也因为距离太阳太远而不能利用太阳能。它们以低于300瓦特的功率运转,这些电力只够为一盏明亮的灯泡供电,这些能量由一台放射性同位素温差发电器提供。现在,旅行者1号每天都要行进数百万公里,在接下来的十年中,探测器将进入太阳系以外的其它恒星空间。它将在浩渺的宇宙中一路航行,不断向人类传递回此前从未探索过的陌生外太空的信息,直到2020年耗尽最后能量为止。此后,它告别人类,在宇宙中默默漂流,直到永远。2009年12月24日,旅行者号抵达太阳气层边缘。

4 旅行者1号
基本信息

  组织:美国太空总署

  发射日期:1977年9月5日

  运载火箭:泰坦三号E半人马座火箭

  NSSDC ID:1977-084A

  网页:美国太空总署“旅行者号”网站

  质量:721.9 kg

  能源:420 W

探测简介

  旅行者1号(Voyager 1)是一艘无人外太阳系太空探测器,重815千克,于1977年9月5日发射,截止到2006年仍然正常运作。它曾到访过木星及土星,是第一艘太空船提供了其卫星的高解像清晰照片。现时,它是离地球最远的人造飞行器。它的飞行速度比现时任何人造太空船都较快一点,使较它迟一个月发射的姊妹船旅行者2号永远都不会超越它,即使在地球以比两艘太空船要高的发射速度送上太空的新视野号也如是。它的一生里曾受惠于几次的引力加速。旅行者1号现时已经进入太阳系最外层边界,并即将飞出太阳系,目前处于太阳影响范围与星际介质之间,距离太阳140亿公里(90天文单位或87亿英里)。

  截至2007年4月4日为止,旅行者1号正处于离太阳15.18太米(即15.18×1012米或15.18×109 公里或101.4天文单位或90.4亿英里),进入了日鞘,即介乎太阳系与星际物质之间的终端震波区域。如果旅行者1号最终在离开日球层顶后仍能有效运作,科学家们将有机会首次量度到星际物质的实际情况。依据现时的位置,太空船发出的讯号需要13个小时以上才能抵达它的控制中心,美国太空总署与位于加州帕萨蒂纳的加州理工学院合作的喷气推进实验室。旅行者1号在沿双曲线轨道轨道,并已经达到了第三宇宙速度。这意味著他的轨道再也不能引导太空船飞返太阳系,与没法联络的先驱者10号、已停止操作的先驱者11号及其姊妹船旅行者2号一样,成为了一艘星际太空船。

  旅行者1号原先的主要目标,是探测木星与土星及其卫星与环。现在任务已变为探测太阳风顶,以及对太阳风进行粒子测量。两艘旅行者号探测器,都是以三块放射性同位素温差发电机作为动力来源。这些发电机目前已经大大超出了起先的设计寿命,一般认为它们在大约2020年之前,仍然可提供足够的电力令太空船能够继续与地球联系。

任务概要

  旅行者1号最初计划属于水手计划里的水手11号太空船,它的设计利用了属于当时的新技术引力加速。幸运的是,这次任务刚巧碰上了176年一遇的行星几何排列。太空船只需要少量燃料以作航道修正,其余时间可以借助各个行星的引力加速,以一艘太空船就能造访太阳系里的四颗气体行星:木星、土星、天王星及海王星。两艘姊妹船旅行者1号及2号就是为了这次机会而设计,它们的发射时间是被计算过以便尽量充分利用这次机会。亦拜这次机会所赐,两艘太空船只需要用上12年的时间就能造访四个行星,而非一般的30年时间。

  旅行者1号在1977年9月5日于佛罗里达州的卡纳维尔角,被搭载在一枚泰坦3号E半人马座火箭上发射升空。刚好于旅行者2号在同年8月20日的发射之后不久。虽然发射时间较2号为后,但它却被发射进较快的轨道之中,让它又比2号快一点到达木星及土星。最初,因为在泰坦3号E火箭燃烧过程的第二阶段里出现了约一秒钟的燃烧不足,使地面的工作人员曾担心会使太空船因此而不能到达木星。后来幸好证实了在半人马座的上层仍有足够的燃炓燃烧。

拜访木星

  旅行者1号发射后,首次在1979年1月开始对木星进行拍摄。在同年的3月5日离木星最接近,只距离木星中心349,000公里。由于在如此近距离略过,太空船在48小时的近距离飞行时间中,得以对木星的卫星、环、磁场以及辐射环境作深入了解及高解像度拍摄。整个拍摄过程最终于四月完成。

  两艘太空船对木星及其卫星作出了不少重要发现,最令人惊讶的是在木卫一上发现了火山活动。这是当时并没有在地球上观察得到,就连先驱者10号及11号也未有观察得到。

拜访土星

  在顺利地借助了木星的引力后,太空船朝土星的方向进发。旅行者1号于1980年11月略过土星,于11月12日最接近土星,距离土星最高云层124,000公里(77,000英里)以内。太空船探测到土星环的复杂结构,并且对土卫六上的大气层进行了观测。由于发现了土卫六拥有浓密的大气层,喷气推进实验室的控制人员最终决定了让旅行者1号驶近一点土卫六进行研究,并随之终止了它继续探访其余两颗行星。结果造访天王星和海王星的任务只得交予旅行者2号。这次靠近土卫六的决定使太空船受到了额外的引力影响,最终使太空船离开了黄道,终止了它的探索行星任务。

星际搜索

  在离开土星后,旅行者1号被美国太空总署形容为进行星际探索任务。估计两艘旅行者太空船上的电池,均能够提供足够电力至2020年,供船上一部份的仪器操作。

  2003 停止扫描平台及紫外线观测

  ~2010 停止回转运作

  ~2010 停止资料终端就绪运作(只能以70米/34米天线阵来接收每秒1.4位元的资料)

  ~2016 终于仪器间共享电力

  > 2020 没有足够电力起动任何单一仪器

日球层顶

  旅行者1号正处于日鞘(Heliosheath)由于旅行者1号正向星际间的太空进发,船上的仪器将会继续对太阳系进行研究。喷气推进实验室的科学们正使用载于船上的等离子体波实验来验证日球层顶的存在。

  美国约翰·霍普金斯大学应用物理学实验室的科学们相信旅行者1号于2003年2月已经进入了终端震波区域。但有些科学家在2003年11月6日的著名科学杂志《自然》上表示质疑。而在2005年5月25日早上,在新奥尔良举行的美国地球物理学会(AGU)一个科学会议上,艾德?斯托恩博士呈上了旅行者1号已于2004年12月离开了终端震波的证据"SH22A-01"。由于船上的太阳风检测器早于1990年停止运作,所以这次讨论在数月后仍未得出结论,只好期待其他资料到手为止。最终美国太空总署于2005年5月发新闻稿,说大家已经有共识旅行者1号正处于日鞘。[1]科学家们相信太空船会于2015年到达日球层顶,即太阳系的边缘。

飞船现状

  在协调世界时的2006年8月15日22时13分,旅行者1号正处于距离太阳100个天文单位处(约为14.96太米或90.3亿英里或0.002光年),使它成为了离地球最远的人造物件。这个距离比起任何已知的自然太阳系物体都要远,包括(“塞德娜”)。虽然塞德娜运行轨道的远日点为975个天文单位,但由于该天体正缓缓向其位于76个天文单位的近日点行进,在2006年时的位置位于距离太阳90个天文单位之处,所以比旅行者1号要近太阳一点。

  依据现时位置,地球与太空船的位置为13.8光时(光线速度为每秒186,282.397英里及每秒299,792.458公里)。为了方便作出对比,地球与月球的距离是1.4光秒;与太阳的距离是太约8.5光分;而与冥王星的平均距离则是太约5.5光时。而在2005年11月,太空船正以每秒17.2公里的速度(即每年3.6个天文单位或时速38,400公里)远离太阳,比旅行者2号速度快上百分之十。有关太空船的准确位置资料可以在这份美国太空总署公布的文件中找到。文件中把两艘太空船相对于太阳的位置推算至2015年。太空船并没有指向任何一颗恒星,但约在四万年后它会在距离鹿豹座的AC+7938881.7天文单位之处经过。

  在2006年9月,太空船的方位在赤经17.051时,赤纬12.22°之处,也就是朝向蛇夫座飞去。现时,美国太空总署仍然继续每天使用深空网络追踪太空船的位置。

  在2006年3月31日,来自德国AMSAT(业余无线电卫星通讯组织)追踪并接收到来自旅行者1号的数据,他们于波鸿使用了一台20米的碟型天线配合长观测时间技术。其后那些数据与深空网络位于西班牙马德里的观测站获取的数据进行了校对及验证(AMSAT-DL的德语文件、ARRL的英语文件)。相信这是首次对旅行者有这样的追踪。

相关资料

  旅行者金唱片

  旅行者1号上携带了一张铜质磁盘唱片,内容包括用55种人类语言录制的问候语和各类音乐,旨在向“外星人”表达人类的问候。唱片有12英寸厚,镀金表面,内藏留声机针。55种人类语言中包括了古代美索不达米亚阿卡得语等非常冷僻的语言,以及四种中国的方言(国语、厦门、广东、吴语)。问候语为:“行星地球的孩子(向你们)问好”。唱片还包括了以下内容:

  时任联合国秘书长库尔特·瓦尔德海姆的问候。时任美国总统卡特的问候,内容是:“这是一份来自一个遥远的小小世界的礼物。上面记载着我们的声音、我们的科学、我们的影像、我们的音乐、我们的思想和感情。我们正努力生活过我们的时代,进入你们的时代。”

  一个90分钟的声乐集锦,主要包括地球自然界的各种声音以及27首世界名曲,其中有中国京剧和古曲《高山流水》、莫扎特的《魔笛》和日本的尺八曲等。[1]

飞离太阳系

  2012年8月16日,据科学家称,关于美国宇航局的“旅行者1号”将很快离开太阳系的证据越来越充分。研究学者收集到了一些至关重要的参数,表明1977年发射升空的“旅行者1号”将进入星际空间。

  这艘于1977年离开地球的飞船,目前正飞行在178亿公里外的遥远太空。这是人造物体迄今飞行的最远距离。而在7月28日这一天,它漫长而艰险的旅途被一种突然而至的变化打断了。旅行者飞船正以每秒16公里的速度高速飞行,7月28日的数据显示飞船周围空间的高能宇宙射线水平上升了大约5%。

  这说明飞船正逐渐向着日球层外部前行所谓日球层就是指由于太阳释放的大量带电粒子在整个太阳系周围形成的一个“保护泡”,它抵挡着来自外部的宇宙射线,保护着整个太阳系的安全。

  就在同一天,来自太阳系内部的低能带电粒子水平下降了一半。

  然而,在接下来的3天内,这些粒子强度都相继恢复到了各自的原先水平。这一出人意料的现象给美国宇航局的科学家们留下了一个大大的谜团,他们现在正在等待更多的数据传回。

  科学家寻找的第三个关键参数便是“旅行者1号”所经历的磁场方向。他们认为当探测器到达星际空间时,磁场从东西方向跳跃到南北方向。然而目前研究小组尚未观测到这个跳跃,科学家称在下个月应该就能获得对最新磁场数据的初步分析结果。

  “旅行者1号”的双胞胎太空飞船“旅行者2号”于1977年8月20日发射升空,目前距离太阳150亿公里。

  旅行者项目科学家爱德华·斯通表示:“这对于旅行者项目组而言是令人激动的一刻,随着旅行者探测器逐渐接近太阳系的边缘,我们正尝试理解这里出现的快速变化。”他说:“很显然我们正位于太阳系边缘的一个全新区域,这里的事物可以发生迅速的变化。但是我们到目前为止还不能宣布说这艘飞船已经飞出太阳系,进入了恒星际空间。”[2]
5 旅行者2号
拜访土星

  旅行者2号在1981年8月25日最接近土星。当太空船处于土星后方时(相对地球而言),它以雷达对土星的大气层上部进行探测,并量度了气温及密度等资料。旅行者2号发现高层位置(气压相当于7百帕时)的气温为70 K(?203°C),而在低层位置(气压相当于120百帕)则量度出143K(?130°C)。北极会多冷10K,但仍会出现季节性变化。

  略过土星后,船上的拍摄平台有点卡住了,使前往天王星和海王星的任务产生变量。幸好,地面的工作人员最终把问题解决,那是因为过度使用而令润滑油暂时耗尽。最终太空船仍是接到继续前进的指令,前往天王星。

拜访天王星

  旅行者2号在1986年1月24日最接近天王星,并旋即发现了10个之前未知的天然卫星。另外太空船亦探测了天王星由其自转轴倾斜97.77°原故而独特的大气层,并观察了他的行星环系统。在这首次的略过之中,最接近天王星时只距离天王星的云层顶部81,500公里(50,600英里)而已。

  天王星是太阳系里最三大的行星,它于距离太阳约28亿公里(17亿英里)的距离围绕太阳公转。其公转周期是84年,自转周期则是17小时14分钟。天王星的自转独特在于它实际上是倾倒在其轨道滚动,一般认为这个不寻常的位置是由于在太阳系的形成早期曾与一颗行星大小的星体碰撞过的原故。由于它的奇怪定位,使它的两极会分别接受长达42年的白昼或晚上,所以科学家们都不知道会在天王星上发现到些什么。

  旅行者2号发现了其中一样因天王星的倾斜位置而对其倾斜了60度的磁场的影响,就是其磁尾因天王星的转动而被扭曲成为了一个螺旋形,出现在天王星的后方。不过其实在旅行星到访之前,人们对天王星拥有磁场并不知情。

  天王星的辐射带被发现如土星的一样密集。辐射带里辐射的密集程度,会令光线把任何困在卫星或环里冰面上的甲烷迅速地(在100,000年以内)变暗。这样解释了为什么为什么天王星的卫星及环大部份都以灰色为主。

  在日光直射的一极检测到一些高层次的雾,发现这些雾帮助散播大量的紫外光,这个现象称之为“日辉”。其平均温度是60K(-350°F)。令人惊讶的是,即使是被照射的一极和黑暗的一极,在整颗行星上的云顶气温几乎一致。

  在五颗最大的天然卫星中运行轨迹最靠近天王星的天卫五,展示出它是太阳系中最奇怪的星体之一。当旅行者2号飞过时,从拍摄回来的详细照片中看到其表面上有一些深达20公里(12英里)的峡谷、隆起的断层和新旧年龄混合的地表。有理论指天卫五可能是把早期一些猛烈撞击后破裂的物质重新组合而成。

  太空船同时亦观测了九个已知的环,显示出天王星的环与木星和土星的环截然不同。整个星环系统相对地较新,并非与天王星形成时一起形成。星环里的组成粒子有可能是一颗因高速撞击或被潮汐力撕碎的卫星碎片而形成。

拜访海王星

  旅行者2号在1989年8月25日最接近天王星。由于这是旅行者2号最后一颗能够造访的行星,所以决定将它的航道调校至靠近一点海卫一,不再理会飞行轨迹,就像旅行者1号完成造访土星后不理飞行轨迹靠


旅行者号探测器
近一点土卫六进行研究一样。

  太空船发现了海王星的大暗斑,后来在哈勃空间望远镜于1994年再次观测时却消失了。最初被认为是一片大的云,但后来却被认为是云层上一个空洞。

  经过旅行者2号造访海王星后,冥王星是当时唯一一个仍然未被任何从地球飞来的太空船造访过的行星。但后来在国际天文学会重新定义行星后,冥王星被降级为一颗矮行星。因此,旅行者2号在1989年的略过,使太阳系中所有行星都至少被人造太空船探访过一次。

离开太阳系

  由于旅行者2号的探访行星任务已经完结,旅行者1号被美国国家航空航天局形容为进行星际探索任务,用以查找在太阳圈外的太阳系究竟是怎样的。一般相信旅行者1号已经2004年12月飞越了终端震波区域,现时正身处在日鞘之中。与1号不同的是,一般认为2号现时仍然未飞越终端震波。每一艘旅行者太空船均携带著一片旅行者金唱片,以备当太空船被外太空智慧生物捕获时可与他们沟通。唱片中载有地球上的映像及各种生物、一些科学资料和一首串烧曲“地球之声”。曲中收录了诸如鲸鱼、婴儿哭声、海浪拍打声及不同种类的音乐。

  在2006年9月5日,旅行者2号正处于距离太阳80.5个天文单位(太约相等于12太米)左右,深入于黄道离散天体之中,并正以每年3.3天文单位的速度前进。在这个距离是太阳与冥王星之间的距离两倍,并比塞德娜的近日点较远,但仍未超越厄里斯的轨道最远处。旅行者2号将会继续传送讯号直至2020年代为止。[3]

探索意义

天王星是太阳系的第7颗行星,距太阳的平均距离有29亿米。1986年1月24日旅行者2号在距天王星 8万千米的地方掠过,对它作了46天的考察,第1次精确地测得天王星的公转和自转周期,天王星绕太阳公转1周大约相当于84个地球年,自转周期是16.82小时。这次探测超过了自天王星发现以来205年积累的成果。

  从旅行者2号探测器发回的照片上,科学家发现天王星大气中氦的含量约为10%-15%,其余为氢,还有少量其他气体。大气中有风暴云,南极上空有棕色雾霭,南极高层大气受太阳照射的温度为1800℃,而处在黑夜中的北极高层大气温度更高,达2400℃,这与地球上的温度变化正好相反。天王星有扭曲的磁场,有辐射强度与地球相当的辐射带,新发现了10颗直径约数十千米大小的小卫星,使天王星卫星总数增至15颗;天王星至少有20条光环,而在地面上只能看见9条,这些光环很暗,主要由冰和石块组成。

  旅行者2号还发现,天王星的表面被汪洋大海所覆盖,其深度达8000千米,温度高达几千摄氏度。由于其海洋上面包围着厚达几千千米的大气层,所以超高温的海水未能沸腾。在天王星的云层中,还发现有向外喷射的气流,大气层中有猛烈的风暴,风速达1600千米/小时。在它的天空中有奇异的“电辉光”,这可能和氢的存在有关。在天王星的卫星中发现,天卫一是天王星中最亮的1颗卫星,上面有1条巨大的峡谷;天卫二则是天王星中最暗的1颗卫星,上面有两块白斑;天卫三上有白色的覆盖物,可能是冰,其地貌以断层和裂谷为特征;天卫


四上有一片星罗棋布的陨石坑和一座高6400米的高峰;天卫五上有一座24千米高的山峰和一个16千米深的峡谷。旅行者2号揭示了天王星的两个谜:1是它的体积是地球的64倍,但质量仅为地球的11.6倍,这是因为天王星的构成与地球不同,后者以铁石为主,故密度比前者大得多;2是天王星的磁场强度很弱,只有地球磁场强度的1/10,而且它的磁场方向不是朝着星体旋转的轴线,其磁轴偏离它的自转轴55°,这种扭曲的无规则的磁场可能是由它巨大的海洋和岩芯缓慢搅动所引起的。科学家据探测结果认为,天王星是由数百万个彗星相结合形成的,这些彗星本是巨大的冰块,但在形成行星过程中受到高压和冲击作用产生高温,使冰球变成了水球。

  1989年8月25日,旅行者2号探测器飞越海王星,这是人类首次用空间探测器探测海王星。它在距海王星4827千米的最近点与海王星相会,从而使人类第一次看清了远在距地球45亿千米之外的海王星面貌。它发现了海王星的6颗新卫星,使其卫星总数增至8颗;首次发现海王星有5条光环,其中3条暗淡、2条明亮。从旅行者2号拍摄的6000多幅海王星照片中发现,海王星南极周围有两条宽约4345千米的巨大黑色风云带和一块面积有如地球那么大的风暴区,它们形成了像木星大红斑那样的大黑斑。这块大黑斑沿中心轴向逆时针方向旋转,每转360°需10天。海王星也有磁场和辐射带,大部分地区有像地球南北极那样的极光。海王星的大气层动荡不定,大气中含有由冰冻甲烷构成的白云和大面积气旋,跟随在气旋后面的是时速为640千米的飓风。海王星上空有一层因阳光照射大气层中的甲烷而形成的烟雾。

  旅行者2号还飞向海卫一进行了考察,发现海卫一确是太阳系中惟一一颗沿行星自转方向逆行的大卫星,也是太阳系中最冷的天体。它比原来想像的更亮、更冷和更小,表面温度为-240℃,部分地区被水冰和雪覆盖,时常下雪。上面有3座冰火山,曾喷出过冰冻的甲烷或氮冰微粒。喷射高度有时达32千米。海卫一上可能存在液氮海洋和冰湖,到处都有断层、高山、峡谷和冰川,这表明海卫一上可能发生过类似地震的现象。海卫一上有一层由氮气组成的稀薄大气层,它的极冠被冻结的氮形成一个耀眼的白色世界。

  在太阳系的九大行星中,冥王星是20世纪中人类惟一没有就近探测过的一颗行星。1994年哈勃空间望远镜曾拍摄到冥王星的照片,照片清晰地显示了冥王星的表面有12个明暗不同的区域,亮区是因严寒冻结而成的固态氮,暗区系甲烷凝霜所致。它具有类似地球的覆盖着坚冰的两极,确是1个浑圆的球体。自1930年发现冥王星以来,对它的身世和详细情况一直不很清楚,因此在未来空间探测中它将成为人们关注的1个目标。

  美国航宇局已计划在冥王星处于在近日点的2010年3月左右,研制发射一个名叫快车号的冥王星探测器。这个探测器是1个宽0.5米的六边形柱体,装有1架探测冥王星地质地形的可见光照相机、1台用于记录高层大气特征的紫外分光仪和1个测量低空大气特征的振荡器等仪器。冥王星探测器的能源由1台放射性同位素发电机提供,总功率65瓦。由于冥王星的自转速度太慢,所以需同时用2个探测器才能对它的全貌进行有效的探测。但只有到这项计划实施之日,人们才能揭开这最后1颗被探测的行星的真实面貌。

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文若瑄
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