第27章 “自由行”的探测器(3)

该“尤利西斯”号探测器是由美国航空航天局与欧洲空间局合作建造、发射并运行的。数据资料显示，“尤利西斯”号共服役18年，而它的设计服役期限仅为5年，超期服役近13年。

“尤利西斯”号探测器

美、欧航天指挥人员在数月前发现，“尤利西斯”号上放射性同位素热电式发电机的钚燃料能量逐渐减弱，发电机难以提供足够热量暖化联氨燃料。随着联氨燃料渐渐冻结，“尤利西斯”号将无法操纵，再也无法传回数据，只能永远绕着太阳运转，实际上被“冻死”在外太空。

太阳是“尤利西斯”号的探索目标，它最重大的发现全都与太阳有关，使人类对太阳的认识上升到一个新高度。

事实上，通过研究“尤利西斯”号发回的数据，研究人员大大扩展了对由带电粒子组成的太阳风的认识。研究人员发现，太阳发出的太阳风有快慢之分，不同纬度上太阳风的速度不同。而最为显著的是，南半球高纬度上太阳风速度大约为750千米/秒，而南半球接近赤道部分太阳风的速度大约为400千米/秒。

除此之外，“尤利西斯”还为研究人员提供了大量关于太阳磁场以及太阳表面活动情况的新信息。它对宇宙射线的探测也为人类提供了不少新知识与新课题。

值得一提的是，在飞经木星附近时，“尤利西斯”号还6次探测到了源于木星或木星周围卫星以28天为周期的尘埃爆发。它还意外地于2000年和2007年分别经过百武彗星和麦克诺特彗星的彗尾，催生不少惊人发现，例如百武彗星的离子彗尾长度超过5亿千米，是迄今发现的最长彗尾。

在2008年6月，“尤利西斯”号太阳探测器17年的太空探险走到了最后的时刻。有关专家曾打比方说，如果把“尤利西斯”号比作一个预期寿命为70岁的人，那么它现在已经是245岁“高龄”了。

“尤利西斯”号是人类成功发射的第一个黄道外太阳探测器。地球等太阳系行星和大部分探测器都是在位于太阳中部的黄道平面内运行，而“尤利西斯”号的运行轨道差不多和黄道平面垂直，这使科学家可以近距离观察太阳两极地区。

要使探测飞船离开黄道面，实现起来并不是那样容易，它必须具备很高的速度。20世纪70年代，引力支援技术得到充分发展之后，把探测飞船送出黄道面才有了可能；同时也决定了它必须在太空沿着弧形线路，先飞向木星并借助木星的强大引力支援再飞向太阳。

美国发射的“先驱者11”号和“旅行者1”号，曾分别在1979年和1980年受到土星引力影响而偏了轨道，偏离黄道面分别达到17°和40°，但对于要有效观测太阳南、北两极的“尤利西斯”探测飞船来说，这种偏转还远远不够，这里要求作90°的方向改变，才能满足要求。因此，科学家精心设计并安排了“尤利西斯”独特的飞行路线：1990年10月发现号航天飞机将“尤利西斯”送入飞向木星的弧形轨道，速度为154千米/秒，加上地球运行速度，相对太阳来说，其速度是452千米/秒，大约飞行16个月，也即在1992年2月抵达木星区域。这时离地球约669亿千米，距离木星1060万千米。为了使探测飞船充分利用木星的强大引力作用，获得速度支援并把轨道航向偏转90°，同时避免离木星太近而被它俘获，经过科学家精确计算，“尤利西斯”于2月8日先飞入距离木星表面378万千米的最低轨道，并用17天时间探测木星的磁场以及木星表面的等离子体、无线电波和X射线。此后，“尤利西斯”号将借助木星强磁场的作用，偏转航线，脱离由太阳系行星绕太阳运转构成的轨道平面，即进入垂直于黄道面的轨道面内飞行，成为经过两极地区飞行的太阳人造行星，这时它相对太阳的速度已达126千米/秒。

“尤利西斯”将在过去任何探测飞船从未到过的这部分太阳系空间里进行探测并遨游2年多时间，于1994年5月25日到达太阳南纬70°上空，用大约4个月时间飞越太阳南极区域并对该极区进行首次三维立体观测。1995年2月初，“尤利西斯”由南而北，于离太阳22亿千米处跨越太阳赤道，在同年5月26日，飞抵太阳北纬70°地区上空，也用4个月时间对太阳北极及其附近区域进行探测。1995年9月，它从太阳北纬70°地区上空飞离太阳北极区。这时，费时5年，结束对太阳极区的探测考察任务后，“尤利西斯”便进入广漠的行星际空间。

太阳黑子

太阳黑子是在太阳的光球层上发生的一种太阳活动，是太阳活动中最基本、最明显的。一般认为，太阳黑子实际上是太阳表面一种炽热气体的巨大漩涡，温度大约为4500摄氏度。因为其温度比太阳的光球层表面温度要低1000~2000摄氏度（光球层表面温度约为6000摄氏度），所以看上去像一些深暗色的斑点。太阳黑子很少单独活动，通常是成群出现。黑子的活动周期为112年，活跃时会对地球的磁场产生影响，主要是使地球南北极和赤道的大气环流作经向流动，从而造成天气恶劣，使气候转冷。严重时会对各类电子产品和电器造成损害。

小行星探测器

“尼尔—苏梅克”号探测器

2001年2月13日，美国的“尼尔—苏梅克”号探测器成功着陆在距地球315亿千米之遥的爱神小行星上，实现了人类探测器第一次在小行星上着陆的壮举。

为了研究近地小行星，20世纪90年代，美国开始实施“近地漫游小行星考察计划”。资料表明，该计划是美国历史上首次不以美国宇航局为核心的深空探测计划，牵头的是美国约翰霍普金斯大学应用物理研究所。该计划的核心是向距离地球315亿千米的爱神小行星发射“尼尔”号探测器。

资料显示，“尼尔”号探测器外表看起来就像是一个小铁盒，体积仅相当于一辆紧凑型的小轿车。1996年2月17日，美国将之发射升空，待进入预定轨道后，该探测器先是绕地球1周以获得足够的加速度，然后向预定的目标爱神小行星飞去。

按照原计划，“尼尔”号本来应于1999年1月10日到达爱神星。但是在即将进入爱神星的轨道之前，由于发动机的故障而与之失之交臂，探测器掠过了爱神星，结果只是传回了部分照片。

“尼尔”号探测器1999年2月14日，“尼尔”号在这一天进入了绕爱神星的轨道，成为人类有史以来第一个绕小行星飞行的探测器，同时也使得爱神星成为太阳系里继地球、月球、太阳、火星、金星和木星之后，第7个拥有人造卫星绕其运行的自然天体。

“尼尔”号在围绕爱神星运转的1年时间里，探测器上的照相机、激光测距仪和无线电科学仪器都在紧张地工作着，从而确定了爱神星的大小、质量和密度，并向地球传回了16万幅有关爱神星的照片。

值得一提的是，“尼尔”号不仅是第一个成功绕小行星运行的探测器，同时还是第一个在距离太阳如此遥远的地方却靠太阳能运行的探测器。这一切都归功于其所携带的各种高精度仪器仪表：顶部是一个碟形天线，四周围绕着太阳能发电板。

“尼尔”号探测器在围绕爱神星的轨道上运行1个月后，美国宇航局将其名字改为了“尼尔—苏梅克”号，以纪念传奇的行星科学家苏梅克。苏梅克对于行星科学的贡献源自20世纪50年代，当他还是学生时，当时大多数科学家认为陨石坑是由于火山活动引起的，他却提出是由于外来物体撞击形成的观点。以后他又与妻子一起对多颗小行星和接近地球的彗星进行了定位和跟踪。1993年，苏梅克夫妇在帕洛玛天文台进行观测活动时，与业余天文学家列维一起观察到了后来被命名为苏梅克一列维9号的彗星。

按照计划，如果一切顺利的话，“尼尔—苏梅克”号将以每小时4～14千米的速度掠过爱神星，并在小行星的表面着陆。该降落速度相当于第二次世界大战期间降落伞着陆的速度，加上爱神星的重力远比地球小，所以探测器可以分毫不损。

在该探测器着陆的过程中，安装在其侧面的一台照相机将不停地拍下人类历史上最清晰的小行星照片，并且同步传回地球。如果在小行星表面着陆时分毫未损、蹦跳几下而探测器上的天线又正巧对准地球的话，那么它肯定还能继续发回小行星的照片，并且将持续数月。而这些照片将同步公布在网站上，让全世界的人们共享近看小行星真面目的兴奋时刻。

当然，由于这次着陆是人类对探测器进行的有史以来最远距离的遥控，所以一旦失败也是意料之中的事。而这项计划在实施过程中也确实遭遇到了严峻的挑战，那就是“尼尔—苏梅克”号推进器的减速系统发生了故障，“尼尔—苏梅克”号在接近爱神星时仍在高速飞行。按照科学家们的分析，如果探测器在爱神星上着陆的速度超过飞行员跳伞着陆时的每小时8千米，“尼尔—苏梅克”号将粉身碎骨。

然而，科学家们担心的情况最终没有发生。2月13日，经过2次火箭点火之后，“尼尔—苏梅克”号终于平稳地降落在爱神星的表面，着陆的速度是每小时5千米。

“尼尔—苏梅克”号虽然在着陆时其最好的天线没有对准地球，使得资料的传输速度比最佳状况降低了许多，但是太阳能板却很幸运地对准了太阳，因此动力充足。“尼尔—苏梅克”号侧面的分光探测仪器距离爱神星的地表只有数厘米的距离，这对于资料的分析和收集大有益处。

“尼尔—苏梅克”号着陆后又继续工作了10天，发回的大量照片和数据改变了人们对爱神星的认识。科学家们原先认为爱神星是许多冰砾和岩石在重力的作用下构成的松散结合物，但实际上它是一整块巨岩，表面布满了碎石，而且从没有溶化过，也就是说没有被压缩过。这意味着爱神星不是某个早已死去的行星的残片，而是从太阳系早期就一直在游荡，几乎没有发生大的变化。

“黎明”号小行星探测器

“黎明”号探测器示意图2007年9月27日早7时34分（北京时间19时34分），美国航空航天局（NASA）的“黎明”号探测器从佛罗里达州肯尼迪航天中心由一枚德尔塔2型火箭运载顺利升空，开始了它长达8年近50亿千米的星际探索之旅。科学家预计“黎明”号将于2011年首先探测小行星灶神星，进行6个月的观测后离开，再于2015年赶到谷神星继续观测，整个太空旅行的距离长达48亿千米。灶神星和谷神星是火星和木星之间小行星带里个头最大的成员，科学家希望通过观测研究这两个天体，能够揭开太阳系诞生的线索。

“黎明”号计划是第一个探测这个重要区域的人类探测器，也是世界上第一个先后环绕两个天体的无人探测器。此前也曾有航天器飞经体积较小的小行星，并绕其轨道飞行甚至在小行星上降落。专家指出，预计在将来还会有更多灶神星示意图探测小行星的航天计划。但是，过去从未出现过同一航天器先后环绕两个天体飞行的情况。

该探测器配置有摄像机、红外分光计、伽马射线和中子探测仪，此外还装有2个巨大的太阳能板，双翼间距近20米，为它提供穿越太空的能量。

科学家认为，探测灶神星和谷神星将有助于了解太阳系的起源，因此将这个项目取名为“黎明”。虽然根据2006年8月国际天文学联合会提出的新定义，谷神星已经从小行星升格为矮行星，但美国宇航局没有改口，仍称“黎明”号为小行星探测器。该计划耗资357亿美元，其中并不包括德尔塔2型火箭的造价。

“黎明”号的发射可谓几经周折，在15年间该计划曾经有过两次因资金不足而被取消的经历，此次升空也比原计划整整推迟了2年。

资料显示，“黎明”号于2001年正式立项，2007年3月由于“经费超支以及技术问题”，美国宇航局下令取消了这项探测计划，“腾出资金进行重返月球乃至登上火星等载人探测项目”。但一些专家不忍“黎明”号就此夭折，经多方游说后宇航局在不到1个月时间内又同意恢复。