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第14章 飞向金星(2)

虽然接连失败,但前苏联并不灰心。科研人员根据金星上有浓厚的大气层以及靠近太阳的情况,估计其附近的环境极为恶劣,因此对新探测器的着陆舱进行了特别设计。1967年6月12日,“金星4”号发射升空,它重达1060千克,其中着陆舱的重量就达到383千克,外表还包着一层很厚的耐高温壳体,以便能承受得住20个大气压。为了在金星上找水,还在着陆舱底部的探头上涂抹了一层白糖,如果有水的话白糖就会溶化。经过大约35亿千米的远途飞行,“金星4”号终于进入了金星大气层。然后着陆舱与探测器分离,降落在距金星表面白昼黑夜交界线1500千米的地方。但金星大气的压力和湿度要比预想的高得多,所以着陆舱降落到金星表面时损坏了,未能发回在金星上探测到的信息。

1969年1月5日和10日发射的“金星5”号和“金星6”号,分别于当年的5月16日和17日抵达金星,测量了金星大气,但同样没能发回金星表面的资料。

前苏联探测金星首次成功的探测器是1970年8月17日发射的“金星7”号,它重达1180千克,其中着陆舱约占了1/2。“金星7”号于当年12月15日在金星软着陆成功,这时地球与金星之间的距离为6060万千米。“金星7”号测得金星表面的温度为447℃,气压为90个大气压,大气密度约为地球的100倍。“金星7”号是第一个到达金星实地考察的人类使者。

在继“金星7”号之后,前苏联又相继发射一系列金星探测器,均取得重大成果。

“金星8”号于1972年3月27日发射,并于当年的7月22日降落在金星表面,透过传回的图像可以得出金星上很明亮;在随后的1975年6月8日和14日前苏联又接连发射了“金星9”号和“金星10”号,在当年的10月22日和25日,分别进入不同的金星轨道,成为环绕金星的第一批人造卫星,并各拍摄了一幅金星全景照片,首次向人们展露出金星的容颜;1978年9月9日和14日发射的“金星11”号和“金星12”号的着陆舱均在金星表面实现了软着陆,并在金星大金星全景照片示意图气中发现了氩40和氩56,准确地确定它们的比例为200∶1,由此可以证明,金星和地球存在“亲缘关系”。

20世纪80年代,人们对金星的探测更加深入,而探测器携带的仪器也更加先进,从而能更加清楚地探测金星。前苏联于1981年10月30日和11月4日发射的“金星13”号和“金星14”号,在1982年双双飞到金星身旁。“金星13”号的着陆舱利用特制的钻孔装置钻进金星土层3厘米深处,取出1立方厘米的样土,对土壤进行了精确的化学分析,首次获得土壤成分的测定结果。

除此之外,“金星13”号和“金星14”号还拍摄了4幅金星表面彩色照片。照片上显示金星场景是:一片荒凉的大地上,散乱地分布着棱角分明的大石块,地面披着橙褐色的“彩衣”,近旁有红褐色的石块点缀其间。在远方地平线上,露出一片橙色的天空,仿佛大地沉浸在睡梦之中。这里没有水,没有草和树,更没有飞禽走兽。

1983年6月2日和7日升空的“金星15”号和“金星16”号,均未携带着陆舱。它们历经130个昼夜,分别于当年10月10日和14日进入金星的卫星轨道运行。之后每天用雷达高度计对160千米宽、8000千米长的区域进行扫描,绘制了北纬30°以北约占金星表面1/4的金星地形图。

计数器

计数器有电离室计数器、正比计数器 、盖革-米勒计数器 、闪烁计数器、切伦科夫计数器、半导体探测器等等。它的目的主要是用来记录粒子的数目。一般要求计数器具有一定的时间分辨率,即先后两个粒子射入计数器可分辨的时间。通常计数器与定标电路和符合电路联合使用。

定标电路是一种将脉冲计数进制的电路,通过计数器与定标电路的联用,可对粒子快速计数 ;符合电路是将两个或两个以上的计数管同电子线路配合而成,它可以专门记录那些使计数管协同动作的粒子,而对于只使一个计数管动作的粒子不作反应,从而记录所需寻找的粒子。

“麦哲伦”的成功

在前苏联疯狂研制和发射“金星”号系列探测器的同时,美国人也加快了研制“水手”号探测器的步伐。

1962年,匆忙制造出的“水手1”号和“水手2”号在经过简单的地面试验后便被送上了发射台。7月22日,美国满怀希望地发射了“水手1”号,但发射后不久它便偏离了方向。为避免落入前苏联手中,美国人只好将其引爆。

1962年8月27日,“水手2”号发射升空,当年12月14日从距金星34800千米处飞过,探测到了金星的大气温度,从而拉开了人类探测金星的序幕。尽管美国对这个“第一”大肆渲染,但由于设计上的缺陷,“水手2”号的光学跟踪仪、太阳能电池帆板、蓄电池和遥测系统都出了故障,只是粗略地对金星进行了探测。

在此之后,“水手”号探测器又2次对金星进行了探测。1967年6月14日发射的“水手5”号,飞到距金星只有4000千米的地方;1973年11月3日发射的“水手10”号,携带有紫外线分光仪、磁力计、粒子计数器和电视摄像机等,它于1974年2月5日飞经距金星5760千米处拍摄了几千幅金星云层照片。

美国“水手”号系列探测器对金星的考察只能算作“走马观花”。为进一步揭开金星面纱,美国又于1978年5月20日和8月8日先后发射了2个“先驱者—金星”号探测器。

“先驱者—金星1”号探测器在1978年12月4日进入金星轨道并成为其卫星。它和金星的最近距离只有150千米,共对金星高层大气进行了244天的探测,探测了97%的金星表面,并用雷达测绘了金星表面地形图。“先驱者—金星2”号有4个子探测器在金星上着陆,其中一个撞击金星后未损坏,继续在灼热的金星表面工作了68分钟,取得了实地考察数据。

“先驱者—金星”号的探测结果表明,金星表面犹如一个巨大的温室,几乎没有风。由于金星周围有着厚厚的二氧化碳大气层,故其温度高达470℃。金星与地球的物理参数相似,有充足的二氧化碳,但没有水,上面不可能存在生命。

1989年5月5日,“麦哲伦”号金星探测器在美国肯尼迪航天中心由“亚特兰蒂斯”号航天飞机携带升空。当航天飞机飞越太平洋上空时,“麦哲伦”号从航天飞机货舱内释放出来,约1小时后,推力达近4万千克的两级“惯性顶级”火箭将其送上前往金星的轨道。“麦哲伦”号是美国11年来发射的第一个从事星际考察的探测器,也是从航天飞机上发射的第一个担负这种任务的探测器。

“麦哲伦”号金星探测器示意图资料表明,这次“麦哲伦”号探测器主要考察任务是:更多地了解金星的地质情况,如表面构造、电特性等,并加以分析,研究火山和地壳构造以及形成金星表面特性的原因,更多地了解金星的物理学特性,主要是其密度分布和金星内部的力学特性,进一步了解金星表面物理学方面的知识。

而事实上,此次“麦哲伦”号探测器科学考察要进行以下几项实验项目:使用高分辨率的雷达,在243天(金星自转1周)的飞行中,对90%的金星表面连续成像;测量金星表面高度的外形,绘制金星全球地形图,其分辨率相当于合成孔径雷达距离鉴别力;确定金星重力场的特性。

数据资料显示,“麦哲伦”号探测器是一个重约5559千克,采用三轴稳定的航天器。从外形上看,探测器的顶部是推进系统,其中主要包括球形固体火箭。而中间是多面棱柱体的仪器舱,在其表面装有温度控制窗以及扫描器、平衡航等,2个短形的太阳能电池帆板如同2把扇子插在探测器的“腰间”;探测器的底都是大型抛物面形的高低频增益无线。

资料表明,探测器上的电力由2个太阳能电池帆板和2个镍-氢电池组提供,2个太阳能电池帆板的面积总计约126平方米,它始终朝向太阳,在航天器对金星探测时,可提供1029瓦的电能。而其推进系统则是采用星48型固体火箭发动机,它可为探测器进入金星轨道提供动力。该星48型发动机总重约1820千克,推进剂重约1718千克,壳体重102千克,装药比为094。为适应不同推力的需要,发动机可以调整装药量及其性能,装药量可以增加15%,推力可达约7000千克。

该“麦哲伦”号探测器上采用了先进的合成孔径雷达,其主要作用是成像,但也进行辐射测量等。其特点是精度高,可以360米以上的分辨率测绘金星,这样高的精度是以往探测金星的航天器所没有的。而该探测器的扫描宽度为25千米,高频增益天线直径为37米,该天线的作用是:或供合成孔径雷达使用,或用于向地球发送数据。资料表明,该雷达系统重163千克(天线除外)。除此之外,探测器上还装有1台测高仪,也使用高分辨率测量金星。另外,探测器上还携带有备用系统,万一出了差错,其备用的合成孔径雷达,低频增益天线以及计算机软件将重新调整并核查探测器系统。为了保证探测器安全可靠,其上还安装了2种星载错误保护系统装置,一种用于针对姿态控制,一种用于针对除姿控外的各种错误。姿控监测系统进行的全系统“健康”检查能查出造成反常现象的原因,并能确定补救方法。其他故障则由“麦哲伦”号指令与数据系统中的计算机软件做个别处理。

1994年10月12日,被誉为最成功的星际探测飞船“麦哲伦”号金星探测器与地面失去最后的无线电通信联系,在过去的5年5个月时间内一直跟踪这艘无人驾驶宇宙飞船运行的美国科学家为此而在手臂上戴上了黑纱。

尽管探测器的实际状况已经无从获知,但根据其飞行轨迹测算出的结果显示,“麦哲伦”号还在飞行,只是运行高度将不断降低。最终将在金星大气压力的作用下分裂成数块碎片,最早将会在1994年10月14日落到温度高达500℃的金星表面上。

“麦哲伦”号自1989年5月由航天飞机释放进入太空并于次年8月接近金星以来,已围绕该行星飞行15018周,运用能够透视金星云层的先进雷达对其98%的地貌全景进行了测绘,发回的数据在数量上超过此前其他探测器发回数据的总和。

对于失去这样一艘在飞行最后阶段都为人类空间探测事业作出贡献的宇宙飞船,美国航天局的科学家不无惋惜之情。喷气推进实验室的工作人员向新闻界承认,这是一个令人伤感的时刻。不过,伤感之余,他们还为“麦哲伦”号之行的圆满成功感到兴奋。

航天飞机

航天飞机又称为太空梭或太空穿梭机,是可重复使用的、往返于太空和地面之间的航天器,结合了飞机与航天器的性质。它既能代表运载火箭把人造卫星等航天器送入太空,也能像载人飞船那样在轨道上运行,还能像飞机那样在大气层中滑翔着陆。航天飞机为人类自由进出太空提供了很好的工具,它大大降低了航天活动的费用,是航天史上的一个重要里程碑。

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