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水手10号,它在前往水星的探测中看到了什么?答案不同寻常

1973年11月,当美国国家航空航天局(NASA)的水手10号从佛罗里达洲卡拉维拉尔角发射时,便开启了它具有历史意义的探索太阳系最深处星球的征程。作为一个具有开创性的空间探测器,水手10号的设计初衷主要是用于研究水星。这一成就在三十余年的岁月里都无法复制,它也是首个一次性完成两颗星球探测任务的航天器,第一个使用引力辅助功能来改变飞行路径以及第一个在任务期间尽管最初遭受数次机械故障却依然可以返回最初目的地的航天器,那些故障包含了高增益天线以及控制系统的失灵。

在经历了一系列航程中段的修正后,NASA最终保存了水手10号提供的大量的科学数据。水手10号最初被设定为去金星,在那里第一次完成引力辅助运行,这一实践现在是接收到引力增加后导航的一个必不可少的部分。接下来水星10号掌握了正确的速度与轨道前往水星,沿太阳周围运行,能够做到前往太阳系最深处星球的多重飞掠,但是在水手10号可以成功到达水星之前,探测器需要测试并校准飞行器上面的两台相机,这些有颗粒但令人难以置信的图像在飞行器离开地球大气层后再短时间内拍摄出来,数百张相片被抓拍,让图像团队可以确保相机在正常工作,为了主要任务做准备。

许多相片被用于生成高度细节化的马赛克,比如显示了地球的云层海洋以及弧度的黑白马赛克,确认飞行器能够抓拍并复杂的高清晰度图像。远在160万公里的地方,水手10号也可以抓拍到地球和月球,通过一部可以返回更多细节的数码彩照数据的航天器完成了地月观测。这些图像结合起来可以看到这两颗星球相关联的大小,但这一次也为我们提供了地球独特视角的图片,呈现在我们面前的是一颗以每小时24000公里运行的水球。水手10号奔着它最初的目的地继续着它的任务,消失在黑暗的宇宙中。

在1974年2月,其发射的宇宙飞船到达了金星。这幅马赛克由78张照片组成,照片则是由橙色和紫外线滤镜捕捉到的。滤镜下,我们可以看到金星自然的颜色,也可以看到该行星的一些神秘云层特征。因为有一层厚厚的大气覆盖,我们观察到的金星是一个模糊的淡黄色球体,呈现了一个没有任何特征的世界。但通过紫外线滤镜的使用,水手10号能够以一种前所未有的方式捕捉金星图像,在这张令人称奇的图片中,金星被增添了色彩,图中有肉眼可见的多云大气,活跃的大气围绕行星旋转,从其灼热的表面掠过。水手10号拍摄了数千张金星的照片,并将许多图像处理成马赛克,实现了用延时拍摄来揭示金星大气旋转的可能性。

据这段颗粒状的视频显示,明暗交杂的云层正不断运动,形成漩涡,往南极地区肆虐。金星引力作用下,水手10号驶向太阳系最内侧的行星,这是一个其他飞船还没探索过的未知世界。一直以来,人们很难用望远镜观察到水星,由于距离太阳很近,它会在太阳眩光中消失。但在1974年3月,飞越金星约七周后,水手10号终于到达了水星。这幅马赛克展示了水手10号最接近水星的6个小时,原来,水星是一颗与月球极为相似的行星。一片被盆地、火山口覆盖的贫瘠之地位于水星暗面。水手10号从轨道上给了我们一个行星的外部视图——一个微亮的半球。当水星完成自己的轨道时,宇宙飞船绕着太阳飞行,水手10号第二次、三次邂逅了一个奇异的世界。第二次飞掠发生在1974年9月,第三次飞掠发生在1975年3月,这些特写照片给我们展现了令人惊叹的星球景观——大规模的熔岩流伤痕累累。

随处可见的环形山形成于远古大轰炸时期,可以在撞击坑的边缘看见一些浅滩和径向分布的山脉,除此之外,一些二次撞击形成的陨石坑分散在其周围。这张照片清晰地展示出了水星上这段时期惨烈的历史图景。卡洛里盆地(Caloris Basin)是水星表面最为壮观的地貌之一,这是一个直径约为960英里的巨大陨石坑,周围环绕着高耸的山脉。“水手”10号传回的其他特写镜头显示了水星表面分布着许多弯曲的山脉,这些水星上的悬崖有2英里高、300英里长,并直接穿过了环形山。这表明这些山脉形成于3.9亿年前的大轰炸时期之后。

1975年5月,就在“水手”10号第三次,也是最后一次掠过水星后不久,探测器耗尽了所有的燃料,NASA的团队在飞行途中关闭了探测器的推进发动机。“水手”10号传回了超过7000张地球、月球、金星以及水星的照片。此次任务的成功也使得“水手”10号成为了未来空间探索任务的典范。同时在这次任务中,也取得了一些计划之外的重大发现。例如“水手”10号探测到了水星非常微弱的磁场和稀薄的大气,并发现水星拥有一个巨大的铁内核。如今,“水手”10号可能仍然在围绕着太阳运行,但却已经无法与地球取得联系,它将漂浮在太空中,时刻提醒着我们空间探索的伟大历史使命。

相关知识 “水手”10号是NASA于1973年11月3日发射的一个自动化空间探测器,它计划飞越水星以及金星,这也是第一个进行多行星探测的探测器。

“水手”10号于“水手”9号发射约两年后发射,是“水手”计划的最后一艘飞船。(“水手”11号和“水手”12号被分配至“旅行者”计划,并被重新命名为“旅行者”1号与“旅行者”2号。)


此次任务的主要目的是测量水星的环境、大气、表面以及结构特征,并对金星进行类似的研究。其次是在太阳系行星际空间中进行实验,积累利用双行星重力助推完成任务的经验。“水手”10号科研团队由来自喷气推进实验室的布鲁斯·穆雷(Bruce C. Murray)领导。

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