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人类探索金星简史:上世纪的探测器今年才坠毁地球

浏览次数:    时间:2019-08-01

据最新报道,1972年发射失败的苏联金星探测器可能今年坠落地球。这还得从上世纪七十年代苏联与美国之间的太空竞赛说起。1972年3月31日,苏联发射了“宇宙482号”(又称“金星9A号”)金星探测器。但是,火箭末节出现问题,未能成功把探测器推向金星,使其至今仍滞留于低地球轨道。

金星是离地球最近的行星,因其半径、质量、密度和重力加速度等参数与地球非常接近,又被称为地球的“姊妹星”。但在其它特征方面与地球差异较大。金星没有可以探测到的磁场;金星表面温度比地球表面温度高得多,可达466.85摄氏度(℃);此外,金星表面大气压也比地球大得多,达到9.3兆帕(MPa),金星大气的组成成分也与地球完全不同。金星是太阳系里唯一逆向自转的,故在金星上看太阳西升东落。人们称金星为“太阳的逆子”就是这个原因。

跟有古老而严重陨击的月球和水星不同,金星整个表面似乎都是地质上年轻的,陨击坑少,而火山地貌占主导,平均年龄可能不超过5亿年,几乎90%的表面是固结的玄武岩浆,到处有熔岩流和各种火山,断裂和断层交割景观,但没有地球那样的板块构造特征,也没有海洋和河流。人类探索太阳系的脚步,是从金星和火星开始。

1962年,美国发射的“水手二号”金星探测器,是人类第一次成功的行星探测。该探测器从金星附近飞掠而过,测量到的数据显示,金星是一个没有磁场的星球。

实际上,人类最早的金星探测器是1961年苏联发射的“金星一号”探测器,但该探测器在飞往金星的过程中失去联系。尽管出师不利,但苏联在金星探测上还是取得了空前的成就。

1965年11月12日发射的“金星三号”探测器第一次实现在金星上硬着陆,这也是人类发射的航天探测器首次到达另一个地外行星地面。不过,首个实现在金星上软着陆的探测器是苏联研制的“金星七号”,在分析了前几颗探测器测量的金星大气密度、压强与成分数据后,

1970年12月15日,“金星七号”在金星上成功实现软着陆。它在恶劣的环境下工作了23分钟,测量出金星表面的温度在455--475度之间。很快,“金星八号”探测器也成功着陆,它得到了金星大气的温度和压力曲线,并拍摄到金星云层的形成过程。

1975年10月20日,“金星九号”探测器进入金星轨道,成为人类历史上首颗人造金星卫星,第一次拍摄到金星全貌,是人类探测金星的里程碑。五天后,其孪生姐妹“金星十号”也进入金星轨道。这二颗金星探测器携带大量探测设备,还为金星九号探测器携带的着陆器提供通信中继。经过53分钟的下降,着陆器成功软着陆于金星表面,它测量了金星大气云层的厚度和高度,发现金星的云层厚度达30--40公里;还测量了金星大气的成分,发现除了绝大部分是二氧化碳外,还包括盐酸、硫酸、氢氟酸等成分。“金星九号”携带的着陆器还传回了人类首张关于金星地表的照片,令人遗憾的是,探测器上一个摄像机的镜头盖没能全打开,只拍摄到了180度的全景照片,没能完成360度的全景拍摄。尽管如此,人们还是在它拍摄的照片中发现了0.3--0.4米大小没有受到侵蚀的岩石,同时还发现金星大气中没有尘埃。金星表面尽管有云层遮掩但并不阴凉,“金星九号“测量到着陆点的表面温度高达485℃,再加上它测量到相当于地球大气压90倍的表面气压,可见,金星的地表对于人类来说就相当于地狱。

在“金星九号”取得巨大成绩后,“金星十号”携带的着陆器也软着陆成功,但遗憾的是,同样遇到了一个镜头盖无法开启的问题。随后,苏联后续的金星探测器络绎不绝,从“金星十一号”到“金星十六号”,以及维加探测器都对金星进行了探测,成绩更斐然。“金星十二号”在下降过程中拍摄到了无数的电闪雷鸣,闪电不仅次数多且时间长,其中一次闪电竟持续十五分钟。

“金星十三号”携带的着陆器首次拍摄到金星地表的彩色照片,并使用自动钻探装置深入金星地表进行土壤取样分析,发现岩浆里含有水分。“金星十四号”携带的着陆器检测到疑似金星地震的现象,说明金星仍有地质活动。

“金星十五号”和“金星十六号”探测器尽管没有携带着陆器,但是装备了包括合成孔径雷达在内的各种传感器,在金星轨道上探测了金星的地表结构。人类在金星上发了大量火山,这也是人类首次详细了解到金星的地表构造。

在探索金星方面,美国也不甘落后。1961年7月2日,美国发射“水手1号”金星探测器,升空不久因偏离航向,不得不执行自爆。次年8月27日,美国“水手2号”金星探测器发射成功,获取了金星的大气温度,开启了人类探测地外行星的序幕。

1967年6月14日,美国发射“水手5号”金星探测器,同年10月19日从距离金星3970千米处飞过,进行了大气测量。1974年2月5日,“水手10号”从距金星5760千米的高度飞过,拍摄几千张金星云层的照片。四年后的5月20日、8月8日,美国分别发射了“先锋一金星1号和2号”,其中1号在同年12月4日成为金星人造卫星,对其大气进行为期24天的观测,如金星的云层、大气和电离层;使用雷达测绘了金星表面地形图。“先锋一金星2号”携带四个着陆器一起进人金星大气层,其中一个着陆器着陆后连续工作六十七分钟,发回很多图片和数据。金星上的降雨是硫酸而非水;金星地形和地球相类似,也有山脉一样的地势和辽阔的平原;存在火山和一个巨大的峡谷,其深约6千米、宽20多千米、长达100千米;金星表面有一个巨大的直径达120千米的凹坑,其四周陡峭,深达3千米。

为了在探测金星方面取得更大的成就,美国宇航局决定要利用其在雷达探测技术方面的先进设备,透过金星浓密的云层,详细勘察金星的全貌和地质构造。

1989年5月4日,“麦哲伦”号金星探测器从亚特兰蒂斯号航天飞机上,启程前往金星。该探测器重达3365千克,造价达4.13亿美元。后来的事实说明,“麦哲伦”号是迄今最先进最为成功的金星探测器。“麦哲伦”号装有一套先进的电视摄像雷达系统,可透过厚厚的云层测绘出金星表面上小如足球场的物体图像,其清晰度胜过迄今所获金星图像的10倍!它装载的高分辨率综合孔径雷达,其发射、接收天线与著名的“旅行者”号探测器定向天线相似,也是3.65米直径的抛物面形天线,但其性能比前者提高了不少,它在金星赤道附近250千米高空时,分辨率也可达到270米。“麦哲伦”经过15个月的航行,于1990年8月10日点燃反向制动火箭,使其速度由每小时3.96万千米减至2.79万千米,进人围绕金星的轨道。“麦哲伦”拍摄了金星绝大多数地区的雷达图像,它的很多图像与前苏联“金星巧号”和“金星16号”探测器所摄雷达照片常常可以重合拼接起来,使判读专家得以相互印证,从而使得人们对金星有进一步的了解。自1990年8月10日至1994年12月12日,“麦哲伦”号一直围绕金星进行探测,最后在金星大气中焚毁。

1990年2月飞往木星的“伽利略”号探测器途径金星,成功获取到金星的紫外、红外波段图像,可见金星大气顶部的硫酸云雾透过紫外光十分突出。2005年11月,欧空局发射“金星快车”号,是目前人类发射的一种最先进的金星探测器。

自1961年1月前苏联发射了第一颗金星探测器“金星一号”起,至2010年日本发射“破晓号”金星探测器止,包括前苏联、美国、欧空局、俄罗斯、日本等,为专程探测金星发射了共计30多颗金星探测器,其中20多颗成功,10多颗失败,另外还有约十几颗的“过路客”探测器,“顺路”也对金星进行了探测。

目前俄罗斯正在论证金星D项目,原本计划在2016年发-射升空,通过一个轨道器、多个气球、一个着陆器和一个新发明的风力飞行器,探索与金星有关的重要科学之谜。不过,国际合作并不顺利,进度更是一推再推,目前发射时间已经推迟到2024年以后。可见,人类探索金星的进程有多困难。

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