太空探索Space

Exploring第二篇探索太空第八章探索太空奧秘8.3

探索

系類木行星探測作業第四次作業題目：總結一次太空探索任務，包括：主要目標、主要儀器、實現途徑？要求：（1）要求表達獨立思考（3）字數：800

~

1500字（4）交作業時間：不晚于5月26日空間物理與應用技術陳鴻飛(1)8.3

探索

系，類木行星探測系系類木行星探測（外行星探測）先驅者10號（

Pioneer

10

），飛越大行星，飛出先驅者11號（

Pioneer

11

），飛越大行星，飛出旅行者1號（

Voyager

1

），飛越大行星，飛出旅行者2號（

Voyager

2

），飛越大行星，飛出系系伽利略號（

Galileo

），飛往木星，進入環木星軌道卡西尼飛船/惠更斯號探測器（

Cassini/Huygens

），飛往土星，進入環土星軌道空間物理與應用技術陳鴻飛(2)8.3

探索

系，類木行星探測先驅者10號（Pioneer

10）先驅者11號（Pioneer

11）空間物理與應用技術陳鴻飛(3)8.3

探索

系，類木行星探測先驅者10號（Pioneer

10）先驅者10號是第一個飛出

系的飛船。

近距離觀察行星，研究日球層空間物質和場。重量：259

kg1972年3月3日發射，1972年7月15日飛越小行星帶，飛越木星，1983年6月13日飛越海王星（最遠的行星，當時冥王星在它的里面），1997年3月31日結束使命，2006年3月4日失去聯系，預計2009年10月到達100AU?？臻g物理與應用技術陳鴻飛(4)8.3

探索系，類木行星探測向可能存在的外星人問候并表明在系位置的鍍金鋁板空間物理與應用技術陳鴻飛(5)8.3

探索

系，類木行星探測先驅者11號（

Pioneer

11

）是先驅者10號的姊妹飛船。1973年4月6日，發射，1974年4月19日，飛越小行星帶，1974年12月2日，飛越木星，1979年9月1日，飛越土星，1985年2月，由于電源

，儀器分時供電，1990年，經過冥王星軌道，1995年9月30日，常規任務運行停止，此時飛船距離地球

65億公里。1995年11月，與先驅者11號失去聯系.空間物理與應用技術陳鴻飛(6)8.3

探索系，類木行星探測空間物理與應用技術陳鴻飛(7)8.3

探索

系，類木行星探測旅行者1號,2號（

Voyager

1,2）外

系太空探測器，重722kg;階段旅行者1號旅行者2號發射1977年9月5日1977年8月20日飛越木星1979年3月5日349,000km1979年7月9日570,000km飛越土星年

月

日,000km1981年8月26日飛越

星1986年1月24日81,500km飛越海王星8月25日空間物理與應用技術陳鴻飛(8)8.3

探索

系，類木行星探測外行星排列在一個扇區空間物理與應用技術陳鴻飛(9)8.3探陳鴻飛(10)8.3

探索

系，類木行星探測旅行者1號（

Voyager

1

）空間物理與應用技術陳鴻飛(11)8.3

探索

系，類木行星探測旅行者1號（

Voyager

1

）土星Titan上的霾離開最近土星4天后，距離5.3百萬公里空間物理與應用技術陳鴻飛(12)8.3

探索

系，類木行星探測旅行者2號（Voyager

2）星海王星空間物理與應用技術陳鴻飛(13)8.3

探索

系，類木行星探測旅行者1號、2號的金唱盤包含地球上的供；背面為和聲音，內容有卡爾.薩根方法介紹，地球的位置。提空間物理與應用技術陳鴻飛(14)8.3

探索

系，類木行星探測，伽利略號（

Galileo

）研究木星及其

的飛船，以意大利科學家GalileoGalilei的名字命名。，由亞特蘭提斯號（Atlantis）航天飛機.

到達木星用了差不多6年時間?？臻g物理與應用技術陳鴻飛(15)重量：2,380

kg空間物理與應用技術陳鴻飛(16)8.3

探索

系，類木行星探測伽利略號（Galileo）目的：研究木星和木星的氣層。，

探測器研究木星大伽利略號飛船消自旋平臺上的儀器Solid

State

Imager

(SSI)

：800x800像素的CCD相機Near-Infrared

Map Spectrometer(NIMS)

：0.7

~

5.2微米的近紅外光譜儀Ultraviolet

Spectrometer/Extreme

UltravioletSpectrometer(UVS/EUV)：紫外/極紫外光譜儀Photopolarimeter-Radiometer(PPR)：17

to

110微米光偏振-輻射儀空間物理與應用技術陳鴻飛(17)8.3

探索

系，類木行星探測伽利略號（Galileo）伽利略號飛船自旋平臺上的儀器Dust

Detector

Subsystem(DDS)：塵埃探測器Energetic

Particles

Detector(EPD)：能量離子探測器Heavy

Ion

Counter

(HIC)

：重離子計數器Magnetometer(MAG)：磁強計PlasmaSubsystem(PLS)：等離子體子系統Plasma

Wave

Subsystem(PWS)：等離子體波空間物理與應用技術陳鴻飛(18)VEEGA軌道8.3

探索

系，類木行星探測伽利略號（Galileo），在軌道器靠近木星11分鐘以后，大氣層探，進入木星大氣層。測器（Probe）從伽利略號軌道器上軌道器作為探測器的中繼站將數據返回到地球，從探測器進入3分鐘后開始持續75分鐘。此后，軌道器依次與Ganymede、Gallistoh和Europa相遇，開始對木星的3個

進行探測?？臻g物理與應用技術陳鴻飛(20)8.3

探索

系，類木行星探測伽利略號（Galileo）—大氣層探測器（Probe）空間物理與應用技術陳鴻飛(21)空間物理與應用技術陳鴻飛(22)8.3

探索

系，類木行星探測結束，飛伽利略號（Galileo）伽利略號飛船最初的探測任務于船仍保持正常的工作狀態。NASA又制訂了兩年的GEM（GalileoEuropaMission）計劃，伽利略號飛船繼續對木星系統進行探測，主要任務可形象地概括為觀測冰、水和火。冰：指歐羅巴（Europa）表面的冰層；水：指歐羅巴（Europa）冰層下面可能存在液體水；火：指依奧（Io）的火山。到

伽利略號飛船飛越歐羅巴時，飛船的運行狀態仍很好，于是，NASA又制訂了伽利略號新盛世計

劃，繼續進行木星系統探索。到2002年11月，伽利略號飛船還在木星的內

木衛五（Amalthea）附近進行探測?？臻g物理與應用技術陳鴻飛(23)8.3

探索

系，類木行星探測伽利略號（Galileo），伽利略號飛船因

耗盡結束使命。至此，伽利略號在太空中飛行14年，在木星系統工作8年。（特別是歐羅巴，避免從科學家決定讓伽為避免撞擊到撞擊到木星地球上帶去的細菌污染）利略號飛船撞擊木星?？臻g物理與應用技術陳鴻飛(24)8.3

探索

系，類木行星探測卡西尼號飛船（Cassini）/惠更斯號探測器（Huygens）NASA、ESA和ASI聯合的探測土星系統的飛船和探測器；，發射成功；經歷

7

年的漫長旅途，兩次飛越金星，再與地球和木星檫肩而過，2004年7月抵達土星，對土星的大氣、光環、磁場和它的一個

泰坦展開長達

4

年的探測研究。

G.

D.

Cassini

(1625

–1712)

：意大利出生的法國天文學家，首次測定了土星周圍光環間的最大距離，發現土星的4顆

。C.Huygens(1629

–1695)：荷蘭物理學家、天文學家和數學家、鐘錶學家，土衛六（Titan泰坦）的發現者。空間物理與應用技術陳鴻飛(25)8.3

探索太卡西尼號飛船/惠更斯號2,523

kg空間物理與應用技術陳鴻飛(26)8.3

探索

系，類木行星探測卡西尼號飛船（Cassini）卡西尼號飛船上的科學儀器設備：CosmicPlasma

Spectrometer(CAPS)：等離子體譜儀Cosmic

Dust yzer(CDA)：塵埃分析Composite

Infrared

Spectrometer(CIRS)：成分紅外譜儀Ion

and

Neutral

Mass

Spectrometer

(INMS)：粒子和中性成分質譜儀Imaging

ScienceSubsystem(ISS)：成像科學子系統（可見光、紅外、紫外）Dual

Technique

Magnetometer(MAG)：雙技術的磁強計空間物理與應用技術陳鴻飛(27)8.3

探索

系，類木行星探測卡西尼號飛船（Cassini）卡西尼號飛船上的科學儀器設備：Magnetospheric

Imaging

Instrument(MIMI)

：磁層成像儀器Radar

：探測泰坦用的Radio

and

Plasma

Wave

Science

instrument

(RPWS)：無線電和等離子體波科學儀器Radio

Science

Subsystem(RSS)：無線電科學子系統Ultraviolet

Imaging

Spectrograph(UVIS)：紫外成像譜儀Visible

and

Infrared

Map Spectrometer(VIMS)：可見光及紅外地圖譜儀空間物理與應用技術陳鴻飛(28)8.3

探索

系，類木行星探測卡西尼號飛船（Cassini）空間物理與應用技術陳鴻飛(29)8.3

探索

系，類木行星探測卡西尼號飛船（Cassini）2004年2月卡西尼號飛船拍攝的土星照片。2000年12月卡西尼號飛船飛越木星時拍攝的

?？臻g物理與應用技術陳鴻飛(30)8.3

探索

系，類木行星探測惠更斯號探測器（

Huygens

）由卡西尼飛船攜帶，降落土衛六（泰坦）的探測器?；莞固柼綔y器由ESA提供?？ㄎ髂崽栠M入泰坦的軌道后，將隨泰坦繞土星飛行74圈。2004年12月25日，惠更斯探測器脫離卡西尼，在泰坦的引力作用下向泰坦表面降落。這時惠更斯開始執行它的第一項使命，對泰坦的大氣層進行分析。它在進入大氣時，將

一個由降落傘攜帶的自動試驗室到泰坦表面。，在泰坦上的一個叫Xanadu的區域著陸。即使最初不是按照登陸器設計，惠更斯號還是在登陸后發回90分鐘的數據?？臻g物理與應用技術陳鴻飛(31)8.3

探索

系，類木行星探測惠更斯號探測器（

Huygens

）尺寸：1.3

m，重量：319

kg.空間物理與應用技術陳鴻飛(32)8.3

探索

系，類木行星探測惠更斯號探測器（

Huygens

）科學儀器Huygens

Atmospheric

Structure

Instrument

(HASI)大氣結構探測儀：加速度計、溫度、壓力、介電常數測量和電磁波測量（測量大氣中的電子、離子和電導率，測量泰坦表面電導率和介電常數）、麥克風（測量下降時。Doppler

Wind

Experiment

(DWE)多普勒風實驗：測量泰坦的風速（測量惠更斯號的晃動速度）Descent

Imager/Spectral

Radiometer

(DISR)下降段成像儀/光譜輻射計空間物理與應用技術陳鴻飛(33)8.3

探索

系，類木行星探測惠更斯號探測器（

Huygens

）科學儀器Gas

Chromatograph

Mass

Spectrometer

(GC/MS)氣體色譜質譜儀：研究大氣成分Aerosol

Collector

and

Pyrolyser

(ACP)氣溶膠收集器和分餾器（收集氣溶膠分餾后供GC/MS進行分析Surface-Science

Package(SSP)表面科學分析包：聲納、撞擊加速度計、擺動測量、液體特性測量（可能降落到液體里，測量密度、反照率、熱容量、導熱性、電性能等）、穿入度儀（測量土壤的硬度）空間物理與應用技術陳鴻飛(34)8.3

探索

系，類木行星探測惠更斯號探測器（

Huygens

）工作過程：02:00

UTC（飛船時間），惠更斯號從卡西尼軌道器上分離出來；10:13

UTC，惠更斯號進入泰坦大氣層；大約12:43

UTC惠更斯號著陸泰坦表面，位于1017'37"S16310'39"E就在著陸前幾個小時，正好地球凌日（地球處于

和土星之間），好在從卡西尼軌道器到地球的信號可以收到，而從地球發往卡西尼/惠更斯號

令收不到。而且，惠更斯號通過卡西尼號中繼與地球聯系?？臻g物理與應用技術陳鴻飛(35)8.3

探索系，類木行星探測8.3

探索

系，類木行星探測惠更斯號探測器（

Huygens

）惠更斯號傳回地球的第一張，下降到距離泰坦表面16.2km時。惠更斯號著陸地點空間物理與應用技術陳鴻飛(37)8.3

探索

系，類木行星探測惠更斯號探測器（

Huygens

）通信故障：根據約定，惠更斯號先把數據傳給卡西尼號，再中繼到地球。共有兩個S-波段通道，A通道和B通道相互冗余。A通道同時用來傳輸多普勒風實驗測量的下降時的風速。有一種預案是兩個通道同時工作，各傳送一半。ESA承認由于惠更斯號上程序錯誤，致使從卡西尼發來的A通道開通命令錯誤，其結果是：700幅下降時的

預案只收到350幅；惠更斯號

卡西尼的風測量信息丟失，僅靠地面接收信息得到相應數據，但精度要差得多；后采用惠更斯號上的加速度計結合地面

VLBI

定位，獲得

的風速精度和風速方向測量?？臻g物理與應用技術陳鴻飛(38)8.3

探索

系，小行星及彗星探測小行星及彗星探測為什么要探測小天體？科學研究需要小行星可能是組成行星的原始物質；彗星攜帶者

系邊緣或以外的物質信息，是否與生命

有關；技術需要深空交匯對接技術；環繞小天體技術。太空資源利用特定的礦物成分利用；避免太空

?？臻g物理與應用技術陳鴻飛(39)8.3

探索

系，小行星及彗星探測小行星及彗星探測人類直接探測小天體的主要活動如下：1.的ISEE-3飛船，是行星際空間探測，發射，其主要目的，它通過了Giacobini-Zinner彗星的等離子體尾。2.的Vega

1飛船，11日飛越金星，陽軌道；3.

Vega

2，發射，1985年6月飛越哈雷彗星，現仍在太發射，

飛越金星，

飛越哈雷彗星。4.

Sakigake&

Suisei，

的深空發射，分別于1996年3月1日和6日飛越哈雷彗星?？臻g物理與應用技術陳鴻飛(40)8.3

探索

系，小行星及彗星探測小行星及彗星探測Galileo飛船，

飛越Gaspra小行星；1993年8越8日飛越Ida小行星；1994年9月觀測到了彗木相撞；Ulysses，極軌探測器，1992年在木星附近探測到了星際塵埃，這是人類第一次探測到星際塵埃。Ulysses本身也有彗星探測計劃；NEAR飛船，1996年3月對彗星Hyakutatk成像；1997年1月27日在距小行星253

Mathilde表面1200公里處飛越；1999年1月進入小行星433

Eros軌道，對其進行了一年多的觀測；DS-1飛船，1999年7月飛越近地小行星9989

Braille；2001年9月飛越彗星Borrelly?？臻g物理與應用技術陳鴻飛(41)8.3

探索

系，小行星及彗星探測小行星及彗星探測StarDust，

發射，2004年與Wild

2彗遇，2006年返回地球；在距Wild

2彗星150km以內的范圍取樣并返回地球；在飛行過程中收集星際塵埃。HAYABUSA（Muses-C），

的小行星取樣返回飛船，

發射。延后到2010年6月中旬返回地球。Rosetta，ESA的彗星著陸者，

發射，預計2011年到達Wirtanen彗星。DeepImpact，

發射，

發射撞擊器撞擊坦普爾1號彗星的正面，飛船收集撞擊物質。Dawn，

計劃發射的探測小行星的飛船，2006年5月27日發射，2011到達灶神星，2015年到達小行星谷神星。空間物理與應用技術陳鴻飛(42)8.3

探索

系，小行星及彗星探測Rosetta（羅塞塔）ESA的彗星著陸者。羅塞塔飛船得名于一塊大理石石碑。Rosetta制作于公元前196年的石碑，刻有埃及國王托勒密五世（PtolemyV）詔書。這塊石碑同時刻有同一段文字的三種不同語言版本：埃及象形文；埃及草書;古希臘文?？脊艑W家得以有機會解讀出失傳的埃及象形文。空間物理與應用技術陳鴻飛(43)8.3

探索

系，小行星及彗星探測Rosetta（羅塞塔飛船）順道發射，目標Churyumov-Gerasimenko彗星。：兩個小行星。包含羅塞塔飛船和菲萊（Philae）著陸器。空間物理與應用技術陳鴻飛(44)8.3

探索

系，小行星及彗星探測Rosetta（羅塞塔飛船）空間物理與應用技術陳鴻飛(45)8.3

探索

系，小行星及彗星探測Rosetta（羅塞塔飛船）2005年3月4日，首次飛越地球；2007年2月25日，飛越火星；，二次飛越地球；2008年9月5日，飛越小行星2867

?teins，三次飛越地球；2010年7月10日，飛越小行星21

Lutetia2011年~2014年，進行深空冬眠；2014年1~5月，接近彗星；2014年8月，探測彗星性質和表面地形；2014年，著陸器著陸彗星；2014年11月~2015年12月，伴隨彗星繞日運動?？臻g物理與應用技術陳鴻飛(46)8.3

探索

系，小行星及彗星探測Rosetta（羅塞塔飛船）羅塞塔飛船的科學儀器探測慧核部分：ALICE

(an

ultraviolet

imaging

spectrograph)紫外成像譜儀OSIRIS

(Optical,

Spectroscopic,

and

Infrared

RemoteImaging

System)：光學、分光