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五十年来太阳系探测器发回的最壮观照片

有些人抱怨探险时代已经结束。但过去五十年,我们已经把在太阳系进行更远、更广泛的探测作为我们的使命,把机器人探测器发送到我们能够发现的每个角落。

过去半世纪一直是一个黄金时代。自从水手2在1962年成功地飞越金星以来,美国国家航空航天局和其他的航天机构已经把宇宙飞船发送到太阳系每个行星,甚至把几个宇宙飞船发送到小行星和彗星上。为了纪念这50周年,美国国家航空航天局的历史办公室在10月25日、26日举办一个专门的研讨会来回顾这一时代完成重要的里程碑。

在行星探索中,有一个明显的不均衡。某些受欢迎的行星——*cough*金星和火星——*cough*,已经发射很多宇宙飞船到它们那里,不过,其他行星就没有那么多。事实上,太阳系的所有行星仍然留有很多谜,而我们总是使用更健壮的机器人探索其他的世界。

虽然美国国家航空航天局的裁员已减少了天文学家对未来任务的期待,但在我们太阳系会仍然有有惊人的成就。在这里,我们看一看过去五十年的行星探测的所拍的最好图像,期待在下一个五十年看到发生的事情。

上图:

水星

水星是探测最少的内行星,只有两个探测器被发送到太阳系最小的世界。1974年,美国国家航空航天局发射水手10到水星。这使得近距离飞越水星,拍了数以千计的照片,难给水星一半的表面绘了地图。该探测器在绕太阳摆动后,再次飞越水星,然后伯最后一次飞越。总共拍了28,000张照片,给水星大约45%的表面会了地图。

信使号——水星表面、太空环境、地球化学和则绘飞船——在2011年到达这颗微小的行星,成为第一颗这样做的人造物体。该探测器的主要任务是创建水星的完整地图,确定其磁场的性质,找出在水星两极看到明亮的沉积物是否是水冰。

图片:使用加强色的水星卡洛里斯盆地,显示水星表面的不同材料。该图片由美国国家航空航天局的“信使号”宇宙飞船拍摄。

金星

金星是最靠近地球的行星,其一直是太空时代大部分时间的一个重要目标。直到几十年的探测后,科学家才认识到,金星破碎大气和使铅沸腾的表面温度,使其不是很理想的候选目标,然后大多数探测任务才再聚焦到火星。

一谈到探测金星任务减少的,就必须对前苏联给予称赞。第一次尝试进行星际任务的是1961年的前苏联金星1,尽管探测器由于过热而失败了。金星4是第一个在1967年从另一个行星大气中发回测量数值的机器人。1970年,金星6成为第一个成功地在另一个行星着落的探测器,发送一个非常弱的信号23分种后,在475。C(几乎900。F)温度中烧毁。

1975年,金星9号探测器发回一个令人难以置信的180度的金星表面全景图;金星13探测器在1981年使用彩色图像平了这个成就。可能最令人敬畏的任务是织女1和织女2。1985年,这两个腾空的探测器穿越金星大气层,每个旅行超过7000英里,而且提供了有关风速和大气成份的重要资料。最妙的是,两个探测器也顺哈雷彗星的道路飞到金星。

这并不意味着美国没有拥有好的探测任务。1962年,美国的水手2是第一个成功地飞越另一个星球的探测器。随后的六十年代和七十年代的几次水手探测器的发射,特别是水手5、水手6探测器。它们不仅测量了其大气的云高,而且也测量了金星极弱的磁场。美国麦哲伦探测器在1990年到达金星,欧洲金星快车探测器在2006年到达金星。这两个探测器都是非常成功的探测器。每个利用雷达描绘了金星的表面地图,而且测量了金星的温度和大气变化情况。

图片:1)麦哲伦航天器拍摄的金星强大的阿芙罗狄蒂高地,这是在金星表面具有大陆一样的特征的高地。NASA/JPL/USGS 2)金星13探测器拍摄的金星表面彩色图片。

月球

月球是行星探测计划的试验场。因其与地球距离那么近,这样在探测我们小的月球同伴后,可以更易和更便宜地进行探测。在预备阿波罗载人登月任务中,为了为人类登月铺平道路,美国国家航空航天局发送许多机器人飞过月球和绕轨旅行,然后着落月球。

在这些探测器中,最主要的探测器是二十世纪六十年代发射的“徘徊者号“和”勘测者号”。“徘徊者号”航天器故意迫降月球表面以提供高分辩率的图像。“勘测者号”是一系列七个探测器,其目标是证明在月球着落的能力,为阿波罗航天员准备道路。

在同样时代,前苏联的卢娜探测火箭和月球车计划做过类似的飞越、着陆、月球表面行走,甚至从月球取样本返回地球。卢娜探测火箭1是第一个在1959年飞越,到达月球附近任何地方的探测器。 接着是几个月球第一:包括第一个月球人造物体;第一幅月球背面图像和第一软着落。月球车1是两个成功的在月球行走的月球车之一,其是无人但由地球工程师驾驶的。它探测的月球表面。

在近代,欧洲、日本、印度和中国的航天机构已成功把探测器送到月球。目前美国有月球表面测绘侦察卫星和重力探测双圣杯飞船球绕月球。

图片:一幅从月球勘测卫星拍摄的图片以前所未有的细节显示月球背面。美国国家航空航天局/戈达德宇航中心/亚利桑那州立大学

火星

火星是在排我们地球之后,太阳系中探测最多的行星。因为它是第二个最靠近地球的行星,其相对容易到达,每隔两年就出现发射机会,而且火星也没有金星那么可怕、破碎的表面状况。这使火星具有相对良性的工作环境。当然,由于火星缺乏大气,这就意味着在火星着落要比在金星着落复杂得多,而且失败要多于成功。目前,我们缺乏技术让人类在火星着落。

尽管前苏联在二十世纪六十、七十年代向火星发射了很多飞船,但最成功的探测任务来自美国。1965年,水手9提供了第一幅另一个行星的特写图像。水手9是第一个进入另一个行星轨道的飞船(在1974年进入),以微弱的优势击败两名俄罗斯探测器火星2、火星3。这些探测计划发回了有关这颗红色星球的重要资料。水手9探测器拍了7,000多张火星表面图像。

大多数前苏联的探测器在到达火星表面之前就坠毁了,只有海盗1、海盗2到达目的地,在1976年第一次成功地在火星着落。这些探测器拍摄了许多漂亮的照片,观察到火星季节的展开,分析了土壤化学,甚至对生命作了基本的探索。这些探测器为美国国家航空航天局一系列成功发射的探测器——火星探路者、火星勇气号、火星机遇者和最近发射的“好奇号”铺平了道路。

与此同时,美国也主宰了火星周围的太空。1997年,火星环球探测器进入围绕这颗红色行星来研究火星的大气、表面和内部。在它结束使命时,火星环球探测器成功地发回很多资料,其发回的资料比以前探测器发回的资料总和还要多。宇宙飞船的仪器探测支持了这样观点:火星过去曾是有水的行星,拥有湖泊、河流,可能有海洋。目前在火星周围轨道运行的探测器有美国国家航空航天局2001年发射的火星奥德赛号飞船、拍摄令人惊讶的照片的火星星勘测卫星和欧洲火星快车。

未来的美国宇航局火星探测任务包括研究大气的MAVEN和最近选定的InSight探测器,其将研究火星内部。此外,欧洲航天局预计在十年内发射一辆火星车,而印度计划在2013年发射一个探测器。对于大多数行星科学家来说,一个至今没有实现的梦想是火星取样返回计划。这会把火星表面的土壤带回地球,在实验室进行详细研究。这样一个任务将是极其昂贵和复杂的。

照片:1)在美国国家航空航天局的火星侦察卫器上的HiRiSE照相机拍摄了在水手峡谷岩层这难以置信的照片,这是大峡谷的火星版本。美国航天局/喷气推进实验室加州理工学院/亚利桑那州大学

2)2006年由火星勇气号拍摄的火星日出。美国航天局/喷气推进实验室/德克萨斯A&M /康奈尔大学

木星

第一访问木星的人造飞船是1973年的先驱者10号,接着13个月后的是先妪者11号。这些探测器拍了我们太阳系最大行星的特写照片。由星际旅行者1号和2号进行的大旅行是在1979年飞越木星,拍摄了巨大行星和其令人吃惊卫星的戏剧性照片。

尽管木星不是他们的最终目的地,尤利西斯号探测器和卡西尼号太空船分别在1992年和2000年飞越木星,紧随其后的是“新视野”号的探测任务,其在去冥王星时,在2006年到2007年研究了木星。

最以木星为中心的探测任务是伽利略号探测器,在1995年进入环绕态巨行星轨道,并且研究木星七年时间。除了发回有关木星及其卫星系统最详细的数据外,伽里略在1994年给天文学家最佳观测苏梅克-列维彗星撞地球。伽利略号还拍下探测木星大气至。这可以收集一小时天气数据。

另一个专用的木星卫星“朱诺号”在2011年发射,它将在2016年到达木星,研究木星的磁力场和重力场。很多科学家都渴望把探测器发送到木星有趣的卫量,特别是欧罗巴卫星, 其可能存在外星生命。但到木星的距离,还有围绕其的极端辐射环境增加了这样探测任务的成本,这是目前任何太空结构无法支付得起。

照片:1)1973年由第一个访问我们太阳系最大行星的探测器“先驱10号”拍摄的接近和退出木星的大概图像。美国国家航空航天局 2)由旅行者1号宇宙飞船拍摄的木星卫星Io的火山活动图片。美国航天局/喷气推进实验室

土星

1979年先驱者11号访问土星,但只拍摄这个环形巨星的低分辩率的照片。更加壮观的图像得等到1980、1981年孪生旅行者1号和2号飞越土星时拍摄的。这大大地扩展了科学家对土星的理解。

极像伽利略和木星一样,土星已经有了使用卡西尼号进行的专门研究。卡西尼号探测器自2004年以来一直环绕土星摇摆。它提供了一些最令人叹为观止、这种易上镜头的美的

图像。它已经研究了土星精心环系统以及一系列的卫星。在2005年,欧洲惠更斯号探测器漂浮而下到土星巨形卫星泰坦,记录了有关其大气和覆盖其表面的奇怪碳氢湖的令人难以置信的数据。惠更斯号探测器已经是唯一曾经成功着落在太阳系外的探测器。

天文学家们希望进一步探索土星的系统,特别是怪异的潮湿世界“泰坦”,以及在土卫二出人意料、但却令人惊异的间歇泉。

照片:1)美国宇航局的卡西尼号飞船拍摄土星上一个巨大的风暴在抬头。美国航天局/喷气推进实验室加州理工学院/空间科学研究所 2)当惠更斯号探测器着落时,发现在土星卫星泰坦干燥盆地上光滑的岩石。欧洲航天局 /美国航天局/喷气推进实验室/亚利桑那大学

天王星和海王星

到目前为止,唯一前往偏僻天王星和海王星的飞船是旅行者2号,分别在1986年、1989年飞越每颗行星。旅行者2号研究了两颗行星的大气、环系统和很多卫星,并在其旅行期间,发现了新的卫星。科学家海王星的卫星“崔顿”有难以置信的、喷发氮气的间歇泉。

美国科学家在接下来的十年里,他们为了要进行行星探测任务,把一颗专门研究天王星的卫星列为第三选择,但美国国家航空航天局的预算裁减使得这样一个承诺无法实现。尽管美国宇航局没有计划发射海王星的探测器,但据推测,如果它从未离开地面,探测海王星的任务也会无法实现。

照片: 1) 旅行者2号飞越天王星揭示一个平坦世界。 美国宇航局

2)1989年旅行者2号拍摄到的海王星的大黑点。 美国宇航局

冥王星

没有宇宙飞船曾经去过遥远的外柯伊伯带,在冥王星和其他矮行星着落。美国国家航空航天局的“新地平线号深空远程探测器”试图纠正这种情况,目前在飞向那个微小的冰冻世界。新地平线号深空远程探测器在2015年会飞越冥王星和其很多卫星,然后可能飞向其他柯伊伯物体。

图片:哈勃望远镜观察到的冥王星及其卫星。 美国宇航局

彗星小行星

小行星和彗星是来自早期太阳系的残余物,因此它们可以提供有关我们起源的重要资料。

彗星是居住太阳系外层的肮脏冰球,定期向内飞向可以研究它们的地方。小行星是漂浮在星际间的像土豆形状的岩石性的物体。

尽管国际彗星探险家没携带任何相机,但在1985年其飞过了贾可比尼秦诺彗星的慧尾。1986年哈雷慧星造访太阳系内部带来了一些探测任务,以便侦察冰冻的物体。最成功的是欧洲乔托探测器拍摄了慧星核的照片。最近,美国国家航空航天局的“星尘”和深度撞击探测任务已经从慧星取回样品,并向一颗慧星发射一颗子弹,以看看会发生什么情况。ESA

的罗塞塔探测任务会是第一个试图绕慧星运行,并且降落在其表面的探测器,允许在2014年进行详细研究。

第一个专门探测小行星的任务是“近地小行星约会”外太空探测器。它环绕小行星433 (厄洛斯),并在2001年在其表面着落。日本隼鸟号探测器是唯一从小行星表面取回样品的探测器。美国国家航空航天局的“黎明号”探测器最近离开环绕巨大的小行星灶神星轨道,在飞向太阳系最大的小行星谷神星。未来的取样返回的探测任务包括日本的隼鸟号2探测器和美国奥西里斯-雷克斯探测器 。

照片:1)美国宇航局深度撞击-EPOXI探测器看见的哈雷2号彗星喷发的冰和雪。美国航天局/喷气推进实验室加州理工学院/ UMD格式

2)日本的隼鸟号探测器靠近“糸川(Itokawa)”小行星,其的阴影在该小行星表面可看作为一个小十字架。ISAS/JAXA

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