那些探索太陽系的探測器 _太陽系

那些探索太陽系的探測器
據(jù)新京報（金煜韓旭陽高美）：人類一直對那片廣袤神秘的星空充滿好奇，幾乎每種文化中，都有飛天的神話傳說，但人類真正飛出地球、進入太空，卻只有半個世紀(jì)的歷史。除月球之外，人類對其他星球的探索也在不斷深入。迄今為止，人類已經(jīng)向太陽系所有行星（除地球外）發(fā)射了探測器。探測器主要通過四種方式探測行星，即飛掠行星拍攝照片、在行星表面硬著陸、繞行星飛行以及在行星上軟著陸。
月球
群雄逐月鏖戰(zhàn)太空
月球是地球最近的鄰居，人類對其探索也開始得最早。1959年前蘇聯(lián)發(fā)射了“月球1號”探測器，成為月球最早的探路者。冷戰(zhàn)期間，登月是美俄角力的另一競技場，盡管在探測器上落后一步，但阿姆斯特朗登月令美國扳回了一局。
從上世紀(jì)60年代到70年代，人類六次登上月球，三次通過無人登月探測器抵達月球，采集了大量月球巖石和土壤，通過對這些樣品的分析和研究，人類對這個鄰居的認識越來越豐富了。
此后人們對月球的探索沉寂了一段時期，90年代人們的目光又轉(zhuǎn)向了月球，這時有更多的國家加入了探月的隊伍。1990年，日本發(fā)射了一枚航天器，并將一個小探測器放入月球軌道。美國也發(fā)射了“克萊門汀”號無人駕駛飛船和“月球勘探者”探測器。到了2003年，歐洲首個月球探測器“智能1號”成功升空，并于2004年底抵達月球上空的近月軌道。此后，它按計劃完成了撞擊月球的任務(wù)，撞擊產(chǎn)生的塵埃將有助于科學(xué)家解開月球起源之謎。
2007年，中日兩國均發(fā)射了本國的月球探測器，分別是“嫦娥一號”和“月亮女神” 。印度隨后也加入探月行列， 2008年首個月球探測器“月船1號”發(fā)射升空。德國也打算在2013年實施自己的第一個探月項目“月球探索軌道器” 。
【那些探索太陽系的探測器】金星
美蘇探測器多次失敗
人類對其他行星的探索始于地球近鄰——金星。早在1960年，美國就向金星發(fā)射“先驅(qū)者5號”探測器，但這次任務(wù)因電池故障而失敗。前蘇聯(lián)也從1961年起連續(xù)向金星發(fā)射探測器，直到1966年發(fā)射的“金星3號”才成功著陸金星表面。由于金星環(huán)境比預(yù)想得更惡劣，“金星3號”的通訊系統(tǒng)失效未能發(fā)回探測結(jié)果。
首次向地球傳回金星表面溫度等數(shù)據(jù)的探測器是1970年發(fā)射的“金星7號”，它在同年實現(xiàn)在金星軟著陸。迄今為止，人類已經(jīng)向金星發(fā)了46枚探測器，其中成功飛掠11次，成功環(huán)繞1次，成功著陸7次。
天王星、海王星
美探測器一枝獨秀
天王星的很多表面資料是經(jīng)由望遠鏡觀測而得到，有關(guān)它的衛(wèi)星、行星環(huán)數(shù)量則由唯一飛掠天王星的旅行者2號所得到。這艘由美國國家宇航局（NASA）1977年發(fā)射的無人星際航天器在1986年經(jīng)過天王星，于1989年飛越海王星，成為唯一一枚造訪這兩個行星的航天器，該探測器發(fā)現(xiàn)海王星的6顆新衛(wèi)星，以及海王星有5條光環(huán) 。
木星
探測器給木星“體檢”
木星是太陽系體積最大的行星，美國“先驅(qū)者10號”和“先驅(qū)者11號”探測器是人類探索木星最早的使者。1972年發(fā)射的“先驅(qū)者10號”于次年與木星相會，飛掠木星并拍攝了第1張木星照片。人類一共向木星發(fā)射了10枚探測器，這些探測器多以飛掠和環(huán)繞為主，其中最著名的是“伽利略”號。
從1995年到2003年，在圍繞木星系統(tǒng)運行期間，“伽利略”號木星探測器為木星做了一次“身體檢查” ，獲取大量珍貴資料。2010年8月，NASA又發(fā)射“朱諾”號探測器，將在2016年到達軌道，在穿越木星兩極的極軌道間運行，以獲得更多有價值的圖像。
水星
鮮有探測器光臨
與火星和木星相比，人類對水星稍顯冷落。迄今為止，人類只向這顆太陽系最小的行星派出兩枚探測器——1974年的“水手10號”和2004年的“信使”號，均由NASA發(fā)射。
由于表現(xiàn)出色，“信使”號探測器原定于2012年結(jié)束的使命將延長到2013年。肩負著探索水星表面和內(nèi)部情況的“信使”號已經(jīng)成為第一枚圍繞水星軌道運行的人造太空器。
火星
明星探測器的搖籃
就在人類剛有能力掙脫地球引力飛向太空時，首枚火星探測器也上路了。1960年，前蘇聯(lián)向火星發(fā)射第一枚探測器。四天后，第二枚火星探測器升空，然而它們卻連繞地球軌道都沒能到達。上世紀(jì)60年代，前蘇聯(lián)共發(fā)射7枚火星探測器，全以失敗告終。
上世紀(jì)60年代，美國也加緊探索火星，發(fā)射了“水手3號”和“水手4號”探測器，后者是首枚成功到達火星并發(fā)回數(shù)據(jù)的探測器。迄今為止，全球共進行46次火星探測計劃，僅10次成功登陸，包括美國的“機遇號”和“勇氣號”，雖然如此，一個有趣的現(xiàn)象是，火星探測器中出了很多明星，最當(dāng)紅的當(dāng)屬“好奇號” 。
2012年“好奇號”是人類對火星最“沉重”一吻，因為“好奇號”重達900多公斤，有SVU汽車大?。?這樣體型龐大的火星車登陸火星在人類史上還是頭一次。
“好奇號”將在火星上工作兩年，探尋火星上維持生命的可能性。“好奇號”要克服的難題之多，連美國國家宇航局（NASA）官員都感嘆，“這是NASA有史以來所有的機器人行星探測計劃中最艱難的一次。”
為了讓“好奇號”安全降落火星，NASA工程師借助西門子的產(chǎn)品生命周期管理軟件對火星探測器進行數(shù)字化設(shè)計、模擬和虛擬組裝，有助于確保探測器能經(jīng)受火星任何環(huán)境的考驗。
哪些技術(shù)助力探測器
模塊化讓發(fā)射更簡單
NASA的月球大氣與塵埃環(huán)境探測器（LADEE）今年9月升空，主要目標(biāo)是在月球環(huán)境未被探月活動進一步擾動前探索月球大氣的整體密和變化狀況等，以及月球塵埃對探測器的影響程度。
LADEE探測器的設(shè)計進行巨大創(chuàng)新，采用模塊化設(shè)計，有效降低預(yù)算和飛行器的體積，并成功縮短了從設(shè)計到發(fā)射的時間。LADEE大小與小轎車差不多，所需動力相當(dāng)于5個60瓦燈泡。或許此后，若要發(fā)射不同功能的探測器只需將不同功能模塊組合即可發(fā)射，將大大推動人類探索太空能力。
核聚變動力推進火箭
目前執(zhí)行行星探索任務(wù)的飛行器大都使用大氣制動，即利用其他行星大氣的摩擦力節(jié)省推進劑,研究人員正試圖對此進行突破。NASA正在研發(fā)核聚變推進火箭（FDR）。
FDR為一臺150噸級火箭，利用磁場擠壓由鋰或鋁制成的金屬內(nèi)圈來包裹氘和氚制成的核聚變?nèi)剂闲⊥瑁瑥亩c燃核聚變反應(yīng) 。聚變反應(yīng)在幾微秒內(nèi)發(fā)生并將推進物質(zhì)以30公里/秒的速度噴射出去，并可以達到約每分鐘點火一次以產(chǎn)生均勻的推力，避免突然的加速度對宇航員造成傷害。
運用FDR的飛行器幾乎不需要依賴大氣制動。NASA預(yù)計2020年在飛行器上進行使用。
軟件模擬外星環(huán)境
借助精進的電腦技術(shù)，科學(xué)家可以在設(shè)計環(huán)節(jié)即考慮到探測器面臨的各種問題，從而進行設(shè)計、分析與制造之間的無縫銜接， “好奇號”就是這樣制作出來的。價值25億美元的“好奇號”要是在著陸時撞上火星后果不堪設(shè)想，讓“好奇號”順利著陸的幕后英雄便是西門子公司的軟件設(shè)計平臺。
西門子公司公關(guān)部門人員對新京報采訪人員介紹稱，NASA在設(shè)計“好奇號”火星車時，采用了該公司提供的NX軟件設(shè)計平臺，模擬好奇號可能在火星上碰到的各種問題，特別是著陸時的驚險7分鐘，要從2.1萬公里/小時的高速減至2公里/小時以下的著陸速度，西門子的軟件平臺成功模擬了探測器進入火星大氣層時可能會遇到的多種物理影響，進行8000次模擬著陸，確保著陸時不會碰撞損傷“好奇號”攜帶的精密儀器。(eeook.com)