世界上最大的衛星探測器是什麼
1997年10月15日,28個國家聯合向土星發射了“卡西尼-惠更斯號”探測器,它至今仍是人類歷史上發射規模最大、複雜程度最高的行星探測器。
1983年開始,NASA和歐空局開始討論向太陽系外發射探測器的可能,5年後他們決定,還是先把還沒認真探索過的土星仔細探索一遍。
很快,美國牽頭、28個國家科研人員組成的團隊開始設計和建造“卡西尼-惠更斯號”探測器。
之所以叫這個名字,是因為它分別由“卡西尼”探測器和“惠更斯”降落器組成,前者由NASA負責研製,名字則來源於法國天文學家喬瓦尼·多梅尼科·卡西尼,他是土衛三、四、五、八和土星環環縫的發現者。
“惠更斯”降落器由歐空局負責,取名於荷蘭物理學家、天文學家和數學家克里斯蒂安•惠更斯名,他是土星環和土衛六“泰坦”的發現者。
對於“卡西尼-惠更斯號”,科學家為它賦予了3大任務:
一是繞土星飛行76圈,考察土星及其內部構成。卡西尼軌道器主要用於測量土星的全球風場及其波動、長期觀測土星雲相、,確定土星大氣層的溫度場、雲的特徵和成分等
二是研究神祕的土星環,搞清它到底是怎麼形成的
三是對有31個成員的土星“衛星大家族”進行考察。
“卡西尼-惠更斯號”高6.8米,寬4米,5712千克的重量使之成為至今為止發射質量最大的深空探測器。
與此同時,它也是迄今為止最複雜的探測器,有1630個相互連線的電子元件、22000個電線介面和14公里長的電纜,以及包括光學遙感儀器、複合紅外光譜儀、影象科學子系統、宇宙塵埃分析儀、電漿體光譜儀、離子和中性質譜儀等十幾臺先進的儀器。
由於土星離太陽的距離太遠,到達土星軌道後,太陽能電池板要麼太大,要麼不足以支援這臺探測器的運作。於是科學家為其配備了一塊“核電池”——一口氣帶了3個放射性同位素熱電機(RTG),利用約33公斤鈽238衰變產生的熱量,通過熱電機產生直流電。
1997年10月15日“卡西尼-惠更斯號”探測器在美國卡納維拉爾角的SLC-40成功發射升空,巧合的是,它的運載火箭也叫“泰坦”。
當時的火箭推力還不足以直接把一個人造物體直接送到土星軌道,所以在1998年、1999年,“卡西尼-惠更斯號”2次藉助金星的“引力彈弓”效應(不知道是什麼的可以看看之前的科普文章)加速,在2000年藉助木星引力加速後,終於在2004年到達土星。
12月15日“惠更斯”和“卡西尼”分離,次年1月14日成功在土衛六表面著陸,“泰坦”也成了人類迄今為止造訪過天體表面的距離地球最遠的星體。
在這次任務中,“卡西尼”探測器在完成基本任務的基礎上,還達成了多項成就。
2003年10月10日,該任務的科學團隊宣佈,他們成功驗證阿爾伯特·愛因斯坦的廣義相對論。根據廣義相對論,像太陽這樣的大質量物體會導致時空彎曲,導致一束經過太陽的無線電波(或光,或任何形式的電磁輻射)速度會減緩(稱為夏皮羅時間延遲效應)。
在它之前,“海盜”號和“旅行者”太空探測器已經分別做過這種試驗,都得到了與廣義相對論計算值一致的結果,誤差在千分之一以內。而“卡西尼”的實驗將誤差縮小到了1/51000,有力地支援了廣義相對論。
2005年,“卡西尼”在首次近距離觀測土衛二“恩克拉多斯”的過程中,發現其南極冰層裂縫劇烈的冰晶噴射,打破了科學家們之前對它是一顆穩定的由冰層覆蓋的衛星的認知。土衛二從此成為太陽系第4顆被證實存在火山活動的天體。
2006年7月21日,“卡西尼”的雷達成像照片中首次發現土衛六“泰坦”的北半球存在直徑約為100千米的碳氫化合物湖泊,這是首次在地球以外的星體發現湖泊。
2008年3月12日,“卡西尼”近距離飛越土衛二的時候,發現土衛二同樣存在複雜碳氫化合物。根據相關資料,NASA在2014年宣佈,土衛二冰層下存在液態鹹水海洋,其中的有機物非常有可能會誕生生命。
另外,它還在2004-2009年間,發現了土星7顆新的衛星。
在兢兢業業執行任務20年後,2017年,“卡西尼”以壯觀的方式結束了自己的一生。從2017年4月26日開始,“卡西尼”要22次穿越土星與最內緣土星環之間只有2400公里的縫隙,並在第23次穿越時一頭扎進土星上層大氣,在和大氣激烈摩擦的過程中,化作一顆璀璨的流星墜向土星表面。
即便是在墜落的過程中,“卡西尼”也全程將高頻天線對準地球,一直向地球傳送珍貴的土星大氣資料,直到化為灰燼。
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