課件-第8章探索太空奧秘

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(cè)作業(yè)第四次作業(yè)題目：總結(jié)一次太空探索任務(wù)，包括：主要目標(biāo)、主要儀器、實(shí)現(xiàn)途徑？要求：（1）要求表達(dá)獨(dú)立思考（3）字?jǐn)?shù)：800

~

1500字（4）交作業(yè)時(shí)間：不晚于5月26日空間物理與應(yīng)用技術(shù)陳鴻飛(1)8.3

探索

系，類木行星探測(cè)系系類木行星探測(cè)（外行星探測(cè)）先驅(qū)者10號(hào)（

Pioneer

10

），飛越大行星，飛出先驅(qū)者11號(hào)（

Pioneer

11

），飛越大行星，飛出旅行者1號(hào)（

Voyager

1

），飛越大行星，飛出旅行者2號(hào)（

Voyager

2

），飛越大行星，飛出系系伽利略號(hào)（

Galileo

），飛往木星，進(jìn)入環(huán)木星軌道卡西尼飛船/惠更斯號(hào)探測(cè)器（

Cassini/Huygens

），飛往土星，進(jìn)入環(huán)土星軌道空間物理與應(yīng)用技術(shù)陳鴻飛(2)8.3

探索

系，類木行星探測(cè)先驅(qū)者10號(hào)（Pioneer

10）先驅(qū)者11號(hào)（Pioneer

11）空間物理與應(yīng)用技術(shù)陳鴻飛(3)8.3

探索

系，類木行星探測(cè)先驅(qū)者10號(hào)（Pioneer

10）先驅(qū)者10號(hào)是第一個(gè)飛出

系的飛船。

近距離觀察行星，研究日球?qū)涌臻g物質(zhì)和場(chǎng)。重量：259

kg1972年3月3日發(fā)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(yuǎn)的行星，當(dāng)時(shí)冥王星在它的里面），1997年3月31日結(jié)束使命，2006年3月4日失去聯(lián)系，預(yù)計(jì)2009年10月到達(dá)100AU。空間物理與應(yīng)用技術(shù)陳鴻飛(4)8.3

探索系，類木行星探測(cè)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(yīng)用技術(shù)陳鴻飛(5)8.3

探索

系，類木行星探測(cè)先驅(qū)者11號(hào)（

Pioneer

11

）是先驅(qū)者10號(hào)的姊妹飛船。1973年4月6日，發(fā)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(shí)供電，1990年，經(jīng)過冥王星軌道，1995年9月30日，常規(guī)任務(wù)運(yùn)行停止，此時(shí)飛船距離地球

65億公里。1995年11月，與先驅(qū)者11號(hào)失去聯(lián)系.空間物理與應(yīng)用技術(shù)陳鴻飛(6)8.3

探索系，類木行星探測(cè)空間物理與應(yīng)用技術(shù)陳鴻飛(7)8.3

探索

系，類木行星探測(cè)旅行者1號(hào),2號(hào)（

Voyager

1,2）外

系太空探測(cè)器，重722kg;階段旅行者1號(hào)旅行者2號(hào)發(fā)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(yīng)用技術(shù)陳鴻飛(8)8.3

探索

系，類木行星探測(cè)外行星排列在一個(gè)扇區(qū)空間物理與應(yīng)用技術(shù)陳鴻飛(9)8.3探陳鴻飛(10)8.3

探索

系，類木行星探測(cè)旅行者1號(hào)（

Voyager

1

）空間物理與應(yīng)用技術(shù)陳鴻飛(11)8.3

探索

系，類木行星探測(cè)旅行者1號(hào)（

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(yīng)用技術(shù)陳鴻飛(12)8.3

探索

系，類木行星探測(cè)旅行者2號(hào)（Voyager

2）星海王星空間物理與應(yīng)用技術(shù)陳鴻飛(13)8.3

探索

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

探索

系，類木行星探測(cè)，伽利略號(hào)（

Galileo

）研究木星及其

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

到達(dá)木星用了差不多6年時(shí)間?？臻g物理與應(yīng)用技術(shù)陳鴻飛(15)重量：2,380

kg空間物理與應(yīng)用技術(shù)陳鴻飛(16)8.3

探索

系，類木行星探測(cè)伽利略號(hào)（Galileo）目的：研究木星和木星的氣層。，

探測(cè)器研究木星大伽利略號(hào)飛船消自旋平臺(tái)上的儀器Solid

State

Imager

(SSI)

：800x800像素的CCD相機(jī)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(yīng)用技術(shù)陳鴻飛(17)8.3

探索

系，類木行星探測(cè)伽利略號(hào)（Galileo）伽利略號(hào)飛船自旋平臺(tái)上的儀器Dust

Detector

Subsystem(DDS)：塵埃探測(cè)器Energetic

Particles

Detector(EPD)：能量離子探測(cè)器Heavy

Ion

Counter

(HIC)

：重離子計(jì)數(shù)器Magnetometer(MAG)：磁強(qiáng)計(jì)PlasmaSubsystem(PLS)：等離子體子系統(tǒng)Plasma

Wave

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

探索

系，類木行星探測(cè)伽利略號(hào)（Galileo），在軌道器靠近木星11分鐘以后，大氣層探，進(jìn)入木星大氣層。測(cè)器（Probe）從伽利略號(hào)軌道器上軌道器作為探測(cè)器的中繼站將數(shù)據(jù)返回到地球，從探測(cè)器進(jìn)入3分鐘后開始持續(xù)75分鐘。此后，軌道器依次與Ganymede、Gallistoh和Europa相遇，開始對(duì)木星的3個(gè)

進(jìn)行探測(cè)?？臻g物理與應(yīng)用技術(shù)陳鴻飛(20)8.3

探索

系，類木行星探測(cè)伽利略號(hào)（Galileo）—大氣層探測(cè)器（Probe）空間物理與應(yīng)用技術(shù)陳鴻飛(21)空間物理與應(yīng)用技術(shù)陳鴻飛(22)8.3

探索

系，類木行星探測(cè)結(jié)束，飛伽利略號(hào)（Galileo）伽利略號(hào)飛船最初的探測(cè)任務(wù)于船仍保持正常的工作狀態(tài)。NASA又制訂了兩年的GEM（GalileoEuropaMission）計(jì)劃，伽利略號(hào)飛船繼續(xù)對(duì)木星系統(tǒng)進(jìn)行探測(cè)，主要任務(wù)可形象地概括為觀測(cè)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(hào)飛船飛越歐羅巴時(shí)，飛船的運(yùn)行狀態(tài)仍很好，于是，NASA又制訂了伽利略號(hào)新盛世計(jì)

劃，繼續(xù)進(jìn)行木星系統(tǒng)探索。到2002年11月，伽利略號(hào)飛船還在木星的內(nèi)

木衛(wèi)五（Amalthea）附近進(jìn)行探測(cè)。空間物理與應(yīng)用技術(shù)陳鴻飛(23)8.3

探索

系，類木行星探測(cè)伽利略號(hào)（Galileo），伽利略號(hào)飛船因

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

探索

系，類木行星探測(cè)卡西尼號(hào)飛船（Cassini）/惠更斯號(hào)探測(cè)器（Huygens）NASA、ESA和ASI聯(lián)合的探測(cè)土星系統(tǒng)的飛船和探測(cè)器；，發(fā)射成功；經(jīng)歷

7

年的漫長(zhǎng)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(dá)土星，對(duì)土星的大氣、光環(huán)、磁場(chǎng)和它的一個(gè)

泰坦展開長(zhǎng)達(dá)

4

年的探測(cè)研究。

G.

D.

Cassini

(1625

–1712)

：意大利出生的法國(guó)天文學(xué)家，首次測(cè)定了土星周圍光環(huán)間的最大距離，發(fā)現(xiàn)土星的4顆

。C.Huygens(1629

–1695)：荷蘭物理學(xué)家、天文學(xué)家和數(shù)學(xué)家、鐘錶學(xué)家，土衛(wèi)六（Titan泰坦）的發(fā)現(xiàn)者?？臻g物理與應(yīng)用技術(shù)陳鴻飛(25)8.3

探索太卡西尼號(hào)飛船/惠更斯號(hào)2,523

kg空間物理與應(yīng)用技術(shù)陳鴻飛(26)8.3

探索

系，類木行星探測(cè)卡西尼號(hào)飛船（Cassini）卡西尼號(hào)飛船上的科學(xué)儀器設(shè)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(zhì)譜儀Imaging

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

Technique

Magnetometer(MAG)：雙技術(shù)的磁強(qiáng)計(jì)空間物理與應(yīng)用技術(shù)陳鴻飛(27)8.3

探索

系，類木行星探測(cè)卡西尼號(hào)飛船（Cassini）卡西尼號(hào)飛船上的科學(xué)儀器設(shè)備：Magnetospheric

Imaging

Instrument(MIMI)

：磁層成像儀器Radar

：探測(cè)泰坦用的Radio

and

Plasma

Wave

Science

instrument

(RPWS)：無線電和等離子體波科學(xué)儀器Radio

Science

Subsystem(RSS)：無線電科學(xué)子系統(tǒng)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(yīng)用技術(shù)陳鴻飛(28)8.3

探索

系，類木行星探測(cè)卡西尼號(hào)飛船（Cassini）空間物理與應(yīng)用技術(shù)陳鴻飛(29)8.3

探索

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

?？臻g物理與應(yīng)用技術(shù)陳鴻飛(30)8.3

探索

系，類木行星探測(cè)惠更斯號(hào)探測(cè)器（

Huygens

）由卡西尼飛船攜帶，降落土衛(wèi)六（泰坦）的探測(cè)器。惠更斯號(hào)探測(cè)器由ESA提供?？ㄎ髂崽?hào)進(jìn)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(cè)器脫離卡西尼，在泰坦的引力作用下向泰坦表面降落。這時(shí)惠更斯開始執(zhí)行它的第一項(xiàng)使命，對(duì)泰坦的大氣層進(jìn)行分析。它在進(jìn)入大氣時(shí)，將

一個(gè)由降落傘攜帶的自動(dòng)試驗(yàn)室到泰坦表面。，在泰坦上的一個(gè)叫Xanadu的區(qū)域著陸。即使最初不是按照登陸器設(shè)計(jì)，惠更斯號(hào)還是在登陸后發(fā)回90分鐘的數(shù)據(jù)?？臻g物理與應(yīng)用技術(shù)陳鴻飛(31)8.3

探索

系，類木行星探測(cè)惠更斯號(hào)探測(cè)器（

Huygens

）尺寸：1.3

m，重量：319

kg.空間物理與應(yīng)用技術(shù)陳鴻飛(32)8.3

探索

系，類木行星探測(cè)惠更斯號(hào)探測(cè)器（

Huygens

）科學(xué)儀器Huygens

Atmospheric

Structure

Instrument

(HASI)大氣結(jié)構(gòu)探測(cè)儀：加速度計(jì)、溫度、壓力、介電常數(shù)測(cè)量和電磁波測(cè)量（測(cè)量大氣中的電子、離子和電導(dǎo)率，測(cè)量泰坦表面電導(dǎo)率和介電常數(shù)）、麥克風(fēng)（測(cè)量下降時(shí)。Doppler

Wind

Experiment

(DWE)多普勒風(fēng)實(shí)驗(yàn)：測(cè)量泰坦的風(fēng)速（測(cè)量惠更斯號(hào)的晃動(dòng)速度）Descent

Imager/Spectral

Radiometer

(DISR)下降段成像儀/光譜輻射計(jì)空間物理與應(yīng)用技術(shù)陳鴻飛(33)8.3

探索

系，類木行星探測(cè)惠更斯號(hào)探測(cè)器（

Huygens

）科學(xué)儀器Gas

Chromatograph

Mass

Spectrometer

(GC/MS)氣體色譜質(zhì)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(jìn)行分析Surface-Science

Package(SSP)表面科學(xué)分析包：聲納、撞擊加速度計(jì)、擺動(dòng)測(cè)量、液體特性測(cè)量（可能降落到液體里，測(cè)量密度、反照率、熱容量、導(dǎo)熱性、電性能等）、穿入度儀（測(cè)量土壤的硬度）空間物理與應(yīng)用技術(shù)陳鴻飛(34)8.3

探索

系，類木行星探測(cè)惠更斯號(hào)探測(cè)器（

Huygens

）工作過程：02:00

UTC（飛船時(shí)間），惠更斯號(hào)從卡西尼軌道器上分離出來；10:13

UTC，惠更斯號(hào)進(jìn)入泰坦大氣層；大約12:43

UTC惠更斯號(hào)著陸泰坦表面，位于1017'37"S16310'39"E就在著陸前幾個(gè)小時(shí)，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(hào)可以收到，而從地球發(fā)往卡西尼/惠更斯號(hào)

令收不到。而且，惠更斯號(hào)通過卡西尼號(hào)中繼與地球聯(lián)系?？臻g物理與應(yīng)用技術(shù)陳鴻飛(35)8.3

探索系，類木行星探測(cè)8.3

探索

系，類木行星探測(cè)惠更斯號(hào)探測(cè)器（

Huygens

）惠更斯號(hào)傳回地球的第一張，下降到距離泰坦表面16.2km時(shí)?；莞固?hào)著陸地點(diǎn)空間物理與應(yīng)用技術(shù)陳鴻飛(37)8.3

探索

系，類木行星探測(cè)惠更斯號(hào)探測(cè)器（

Huygens

）通信故障：根據(jù)約定，惠更斯號(hào)先把數(shù)據(jù)傳給卡西尼號(hào)，再中繼到地球。共有兩個(gè)S-波段通道，A通道和B通道相互冗余。A通道同時(shí)用來傳輸多普勒風(fēng)實(shí)驗(yàn)測(cè)量的下降時(shí)的風(fēng)速。有一種預(yù)案是兩個(gè)通道同時(shí)工作，各傳送一半。ESA承認(rèn)由于惠更斯號(hào)上程序錯(cuò)誤，致使從卡西尼發(fā)來的A通道開通命令錯(cuò)誤，其結(jié)果是：700幅下降時(shí)的

預(yù)案只收到350幅；惠更斯號(hào)

卡西尼的風(fēng)測(cè)量信息丟失，僅靠地面接收信息得到相應(yīng)數(shù)據(jù)，但精度要差得多；后采用惠更斯號(hào)上的加速度計(jì)結(jié)合地面

VLBI

定位，獲得

的風(fēng)速精度和風(fēng)速方向測(cè)量?？臻g物理與應(yīng)用技術(shù)陳鴻飛(38)8.3

探索

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

系邊緣或以外的物質(zhì)信息，是否與生命

有關(guān)；技術(shù)需要深空交匯對(duì)接技術(shù)；環(huán)繞小天體技術(shù)。太空資源利用特定的礦物成分利用；避免太空

。空間物理與應(yīng)用技術(shù)陳鴻飛(39)8.3

探索

系，小行星及彗星探測(cè)小行星及彗星探測(cè)人類直接探測(cè)小天體的主要活動(dòng)如下：1.的ISEE-3飛船，是行星際空間探測(cè)，發(fā)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(fā)射，1985年6月飛越哈雷彗星，現(xiàn)仍在太發(fā)射，

飛越金星，

飛越哈雷彗星。4.

Sakigake&

Suisei，

的深空發(fā)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(yīng)用技術(shù)陳鴻飛(40)8.3

探索

系，小行星及彗星探測(cè)小行星及彗星探測(cè)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(cè)到了彗木相撞；Ulysses，極軌探測(cè)器，1992年在木星附近探測(cè)到了星際塵埃，這是人類第一次探測(cè)到星際塵埃。Ulysses本身也有彗星探測(cè)計(jì)劃；NEAR飛船，1996年3月對(duì)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(jìn)入小行星433

Eros軌道，對(duì)其進(jìn)行了一年多的觀測(cè)；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(yīng)用技術(shù)陳鴻飛(41)8.3

探索

系，小行星及彗星探測(cè)小行星及彗星探測(cè)StarDust，

發(fā)射，2004年與Wild

2彗遇，2006年返回地球；在距Wild

2彗星150km以內(nèi)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(fā)射。延后到2010年6月中旬返回地球。Rosetta，ESA的彗星著陸者，

發(fā)射，預(yù)計(jì)2011年到達(dá)Wirtanen彗星。DeepImpact，

發(fā)射，

發(fā)射撞擊器撞擊坦普爾1號(hào)彗星的正面，飛船收集撞擊物質(zhì)。Dawn，

計(jì)劃發(fā)射的探測(cè)小行星的飛船，2006年5月27日發(fā)射，2011到達(dá)灶神星，2015年到達(dá)小行星谷神星?？臻g物理與應(yīng)用技術(shù)陳鴻飛(42)8.3

探索

系，小行星及彗星探測(cè)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(guó)王托勒密五世（PtolemyV）詔書。這塊石碑同時(shí)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。考古學(xué)家得以有機(jī)會(huì)解讀出失傳的埃及象形文。空間物理與應(yīng)用技術(shù)陳鴻飛(43)8.3

探索

系，小行星及彗星探測(cè)Rosetta（羅塞塔飛船）順道發(fā)射，目標(biāo)Churyumov-Gerasimenko彗星。：兩個(gè)小行星。包含羅塞塔飛船和菲萊（Philae）著陸器?？臻g物理與應(yīng)用技術(shù)陳鴻飛(44)8.3

探索

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

探索

系，小行星及彗星探測(cè)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(jìn)行深空冬眠；2014年1~5月，接近彗星；2014年8月，探測(cè)彗星性質(zhì)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(yùn)動(dòng)?？臻g物理與應(yīng)用技術(shù)陳鴻飛(46)8.3

探索

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

(an

ultraviolet

imaging

spectrograph)紫外成像譜儀OSIRIS

(Optical,

Spectroscopic,

and

Infrared

RemoteImaging

System)：光學(xué)、分光