太阳系探测:不断改写教科书

发言人阿列克谢’佐洛图欣对媒体说：“北京时间1月16日1时45分，‘福布斯·土壤’探测器，已经再入大气层，其未燃尽的碎片坠落在智利南部惠灵顿岛以西1250千米的太平洋海域。探测器所含钴57质量不超过10微克，不会造成放射性污染。”

点评：目前人类还只能利用火箭进行航天活动，深空探测依然存在巨大的风险，火星更是曾被称为探测器的坟场。风险客观存在，所以不同的是畏难而退，还是积极总结经验，改进技术和管理手段，继续前进，这态度某种程度上也决定了一个国家的航天成就。就这点来看，美国在深空探测上的科学严谨和俄罗斯的愈挫愈勇，都值得我们来学习借鉴。

火星沙丘为何每年都移动

美国科学家利用2005年发射的火星勘测轨道器(MRO)上搭载的高分辨率成像设备(HiRISE)的长期持续监视研究发现：火星上十几处沙丘每年都移动数米。这一发现将改变以前关于火星沙丘活动性的科学认识。过去普遍认为，火星地表的黑色沙丘基本是不移动的。

当火星上发生大风暴时，红色的尘土漫天飞扬，甚至将整个行星表面染成了红色，但是那些黑色的沙丘由于沙粒更大更重，难以被风力搬运。就在不到10年之前，科学家们还认为这些黑色沙丘可能并不能移动，或者它们的移动速度将极为缓慢以至于无法被探测出来。

火星表面的空气密度比地球低得多，因此它需要更强的风力才能移动沙粒。风洞试验显示，在火星上要移动一粒一定质量的沙粒需要每小时130千米的风速(约相当于地球上的12级台风)，而移动同样的沙粒，在地球上只需大约每小时16千米的风速(约相当于3级微风)。上世纪70年代～80年代两艘“海盗”号探测器在火星表面着陆并进行了长达数年的气象学监测，结合火星气候模型计算显示，火星上出现如此强风的几率很小。

首先发现火星表面沙丘存在移动现象的是美国宇航局的“火星全球勘测者”轨道器，它于1997年至2006年期间执行火星轨道考察任务。但是它携带的相机设备分辨率有限，无法提供确凿的证据。

2004年，“勇气号”和“机遇号”在登陆火星之后同样也探测到沙丘移动的线索。科学家们惊讶地发现一些火星沙粒撞击了火星车的太阳能电池板。他们还注意到火星车驶过之后留下的印痕被移动的沙粒填埋。

但是，并非所有地区的沙粒都会在火星上随风飘动。此次研究中科学家们也发现了一些地区的沙丘观察不到移动现象。可能是因为这里的沙丘沙粒粒径较粗大，或者这里的沙丘已经出现相互胶结。不过科学家们怀疑，这些目前看不出存在沙丘移动现象的地区可能在更长的时间尺度上同样存在移动现象，如火星上可能存在和地球类似的以数十万年为周期的循环。届时火星的黄赤交角角度将出现大的变化，这些因素，再加上火星轨道本身较高的偏心率，将可能极大地改变火星气候，其变化幅度将远超过地球上的类似变化。

点评：这些研究显示了使用高分辨率相机对火星表面进行长期持续监测的重要性。

“信使”号改写水星“历史”

2011年3月18日，美国“信使”号水星探测器经过长达6年半、飞行78.86亿千米顺利进入环绕水星轨道，对其展开为期一年的观测，任务包括确定水星表面成分、探测水星的神秘磁场及勘察水星极地区域是否存在冰。这是自1975年以来，美国航宇局首次对这颗离太阳最近的行星进行探测，也是人类发射的第一个绕水星运行的探测器。

美国航宇局“水手”10号探测器曾于1974年～1975年从水星旁飞过，拍到过一些照片，几十年来，天文学家们一直根据这些照片进行研究。但是，“水手”10号并没有拍到水星全貌，现在，这些空白将由“信使号”来填补。

“信使”号初步观测结果显示，水星不同于太阳系内其它行星，表面分布着火山平原、巨大的陨坑和大量的硫磺。水星表面陨坑中富含硫磺沉积物，丰度是在地球或月球表层的岩石中发现的10倍。科学家推测，在塑造水星地貌的过程中，火山很可能扮演了重要作用。水星具有两极不均匀的磁场，北部磁场稍强，并且水星表面有一个由远古喷发的熔岩形成的大平原，跨越400多万平方千米，相当于美国面积的一半。

点评：“信使”号的探测揭示了许多与众不同的水星特征，事实证明水星远比我们想像得更加复杂。正如NASA博尔顿局长所说的那样：“NASA的探测计划正在不断改写着我们的教科书。而信使号计划正是我们不断努力扩展人类知识边疆的最好例证。”

“朱N”奔赴“朱庇特”

2011年8月6日，重达4吨朱诺号被“宇宙神”5运载火箭送上天空并飞往木星的旅途中。

“朱诺”是迄今人类发射的依靠太阳能驱动飞行距离最远的深空探测器。“朱诺”号探测器将依靠三块巨大的太阳能电池板驱动，在太阳系内飞行32亿千米，于2016年7月抵达木星轨道。木星离太阳有8亿千米之遥，上面照射到的太阳光只有地球的1／25，所以探测器的3块太阳能电池板每块有8.8米长、2.7米宽。这些折叠的太阳能电池板打开后，就像风车的叶片一样。

木星是太阳系内体积和质量最大、自转最快的行星。木星成分和太阳极其相似，科学家认为它是太阳系最古老的行星，在太阳形成后就已诞生，通过研究木星可以对太阳系的起源有更加深入的了解。

木星拉丁文名字叫朱庇特。古罗马神话中，隐藏在云层之中的朱庇特是众神之王，生性顽劣不羁，只有他的妻子朱诺女神能够看破云层，揭示他的真正面目。美国航宇局寄希望“朱诺”借助最新的仪器，揭开木星云层覆盖下的秘密，进一步研究木星的起源和进化。“朱诺”号木星探测器耗资11亿美元，装有9台探测设备，配备了最新的向量磁力仪、等离子能量探测器、红外成像光谱仪等精密设备，这位“朱庇特”的新伴侣届时将会深入检测木星大气的成分、温度、水含量等信息，分析木星的磁场和重力场，探寻这一星体的深层结构。

如果顺利抵达木星，“朱诺”号还必须面对木星辐射带的威胁。木星附近有非常强烈的高能粒子辐射带，辐射强度大约是牙科x射线剂量的一亿倍。科学家希望它在被木星巨大的辐射摧毁之前能坚持工作1年，要绕木星飞行32圈。

点评：“朱诺”亏木星探测器是美国航宇局“新疆界”计划实施的第二个探测项目。从上世纪70年代开始，美国航宇局已有8颗探测器从木星飞过或进入木星轨道，但是，一手资料非常有限，主要是1989年发射的“伽利略”号木星探测器所获得。随着“朱诺”木星探测器发射升空，科学家对木星的探索之旅进一步延续。与“伽利略”号环绕木星赤道工作不同的是，“朱诺”号将进入木星的极地轨道，这更有利于获得木星全球性的探测成果。

“卡西尼”号拍摄土星电闪雷鸣

2011年，科学家根据“卡西尼”号在2010年12月至2011年2月间的图像数据，并结合来自“卡西尼”号的无线电和等离子体波探测器等科学仪器的监测数据，发现，土星巨型风暴区中发生闪电的频率比以往的土星风暴要高出10倍以上，据此推测，这也是自2004年卡西尼号开始探测土星以来所观测到的最大风暴。这次土星风暴扫过的面积相当于地球表面积的8倍，也比卡西尼号在2009年～2010年间发现的土星风暴大500倍以上。

“卡西尼”号探测器于1997年发射，2004年抵达土星上空，在研究这个环状行星和它的卫星时拍摄了一系列奇特的闪电暴现象，并于2006年记录了肆虐3480千米范围的大闪电暴。2007年12月6日“卡西尼”探测器的摄像仪首次拍摄到闪电暴的视频图像，图像显示闪电暴就像土星奶油色云带上的一个污点。科学家根据“卡西尼”号的监测数据和图像资料，首次制得有关土星闪电的视频。视频片段使得人们可以更逼真地看到土星闪电。据悉，这段视频的图像素材是在16分钟内拍摄的。科学家将这些图像素材压缩成时长10秒钟的视频。视频中的云团被土星光环反射的光照亮。每次闪电大约长达300千米，而释放的能量堪比地球上最强的闪电。实际上，每次闪电的时间约1秒钟。视频中的“劈啪声”是通过合成制得的，模拟了“卡西尼”无线电记录仪器接收到的真实声音，不过这些声音超出了人们的听力范围。

土星上的闪电暴与地球上的雷暴现象非常相似，但是其强度要更大。闪电暴跨越数千英里，并从闪电中生成电波脉冲，其强度是地球闪电的数千倍。研究人员希望通过跟踪土星气候这些异常现象，进一步获得该行星闪电现象较新的进程变化，以及随着季节的变迁，土星南半球上闪电暴的相应改变。

“卡西尼”机载仪器每10小时40分钟跟踪闪电暴，当土星旋转时观测南半球上的闪光暴现象。业余天文学爱好者也同时从地球上观测土星闪光暴。由于卡西尼摄像仪不能每天跟踪这个闪电暴现象，因而更加突显了业余天文学爱好者观测数据的重要价值。“卡西尼”任务团队一直与全球范围的天文学家保持

沟通和联系。

点评：投资32.7亿美元的“卡西尼／惠更斯”号土星探测器是一个由美国航宇局、欧洲和意大利航天局等17个国家联合开展的国际探测计划，是人类进入空间时代以来最激动人心的大型国际合作课题之一。由于投资巨大，从立项一直到发射升空，美国科学家反对声甚嚣尘上，对任务提出各种质疑，有的人认为该项目周期太长，风险太大，是“把所有鸡蛋都放在一个篮子里”。自2004年抵达土星上空后，“卡西尼”对土星家族开始了一系列卓有成效的探测，并且，不断延长服役时间。该计划取得成功充分证明，太空探索是一个投资巨大、任务艰巨的历程，需要世界各国为了人类共同的利益，携手共进。

“隼鸟”号，让日本人笑傲小行星

2011年3月10日，日本宇宙探索局研究小组在国际月球与行星科学大会上公布了“隼鸟”号探测器带回的丝川小行星微粒的初步分析结果，这是首次对外公布隼鸟号采集回的小行星微粒的详细分析与研究成果。

2010年6月13日，在太空“流浪”7年的日本“隼鸟”号探测器进人大气层，焚毁前释放出收纳有小行星岩石样本的密封舱。造价高达1.38亿美元的“隼鸟”号小行星探测器于2003年5月9日从日本种子岛航天中心发射升空。2005年9月，抵达丝川小行星轨道，并成功向地球发回一批在近距离拍摄的照片。“隼鸟”号原本定于2005年12月返航，但由于故障错过了返回地球的最佳时间窗口，不得不在茫茫太空等待3年，直到2008年再踏上归途。

多灾多难，百折不挠，“隼鸟”由此也博得“不死鸟”的尊称。

点评：“隼鸟”是继2006年美国“星尘”号彗星探测器后，第二个离开地球重力圈后重返地球的探测器，而且是人类首次直接获得月球以外天体岩石样本。目前，日本正在研制“隼鸟”2号，目标是C类小行星1999 JU3。届时，一个全新理念的以弹跳方式运动的微型漫游车即将诞生，更为重要的是其搭载的有效载荷将真正实现轻量化。

“黎明”号成为灶神星卫星

2011年7月16日，“黎明”号被灶神星捕获并进入其轨道，成为首个进入太阳系小行星带主要小行星轨道的探测器。

美国航宇局局长博尔登在一份声明中将“黎明”号人轨称作“不可思议的里程碑”。他说，奥巴马总统已指示航宇局到2025年将航天员送往小行星，“黎明”号将为今后登陆小行星搜集至关重要的数据。

“黎明”号从8月初距灶神星表面约2737千米时开始搜集数据，并在逐渐靠近灶神星的过程中拍摄多角度照片，以便科学家绘制灶神星地形图。它将在距离灶神星约193千米的轨道上运行一年，对灶神星某些方位拍摄近景，随后将于2012年7月启程赶往谷神星，预计在2015年抵达目的地。如果不辱使命，“黎明”号将成为第一个环绕两颗不同天体运行的无人探测器。太阳系小行星带位于火星和木星的轨道之间，其中存在大量种类各异的小行星，内侧小行星多是被炙烤过的岩石模样，而外侧多是大量富含水和有机分子的冰状天体。

点评：灶神星是与地球类似的岩状天体，谷神星则是典型的冰状天体，这两个极不相同的天体竟然可以位于同一个小行星带中，是“黎明”号光顾它们的主要原因。根据2006年8月国际天文学联合会提出的新定义，谷神星已从小行星升格为矮行星。

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