第四章：太空探测器

唐山师范学院物理系

航天科技概论

主讲：王志刚wangzhig753@（全校公选课）

第四章：太空探测器第四章：太空探测器

第一节：旅行者号探测器和海盗号探测器第二节：伽利略号探测器和麦哲伦探测器第三节；月球号探测器和乔托号探测器第四节：“卡西尼”号土星探测器和维佳号

探测器

第五节：火星探测器和先驱者号探测器第六节：金星探测器和尤利西斯探测器第一节：旅行者号探测器和海盗号探测器

1977年8月20日和9月5日，美国发射了旅行者2号和1号探测器，这两个探测器沿着两条不同的轨道飞行。在一百天后，旅行者1号超过旅行者2号，并先期到达木星考察。1979年3月5日，旅行者1号在距木星27.5万公里处与木星会合，拍摄了木星及其卫星的几千张照片并传回地球。通过这些照片可以发现木星周围也有一个光环，还探测到木星的卫星上有火山爆发活动。旅行者2号于1979年7月9日到达木星附近，从木星及其卫星中间穿过，在距木星72万公里处拍摄了几千张照片。

一、旅行者号探测器1980年11月13日和1981年8月26日，这对探测器分别飞近土星考察。旅行者1号掠过土星时，发现成千上万的光环群，形成一组交错在一起的环形彩带。旅行者1号还着重探测了原来认为是太阳系最大的一颗卫星－－土卫六，但从拍回的照片上发现土卫六的直径只有4828公里，而不是过去认为的5760公里，因此判定它小于木卫三，从而退居为太阳系的第二大卫星。此外，还发现了土星的几颗新卫星。旅行者2号则对新发现的土星环和几个卫星作了近距离探测，向地球发送回一万多张照片。

旅行者号探测器本身重816千克，携带有105千克科学探测仪器。它的主体是扁平的十面棱柱体，顶端装有一直径为3.7米的抛物面天线，左右两侧各伸出一根悬臂，较长的一根是磁强计支柱，短的一根是科学仪器支架。探测仪器有10种，主要是行星及其卫星的摄像设备和各种空间环境探测设备。旅行者号的土星探测之行，初步揭示了土星家族的面貌。

目前，旅行者探测器都已飞出太阳系，飞向茫茫宇宙深处。旅行者(航行者)旅行者(航行者)旅行者(航行者)航行者木星探测器木星探测器木星探测器木星探测器木星探测器木星探测器木星探测器木星探测器木星探测器二、海盗号探测器

1975年8月20日和9月9日,美国发射了两个海盗号探测器，用于探索火星上有无生物。这两个探测器由轨道飞行器和登陆舱组成，长为5.08米，重3530千克，其中轨道飞行器重2330千克，登陆舱重1200千克，用三脚支撑，装有生物化学实验箱、测量挖掘设备、两台电视摄像机、机械手和电源。并于1976年在火星表面软着陆成功。“海盗1号和2号分别于7月20日和9月3日在火星表面软着陆成功,40分钟后就将第一张火星彩照发回地球。它们分别在火星上工作了六年和三年，对火星进行了考察和拍照，共发回五万多幅火星照片，分辨率高达200米。四次探测有无生命存在的实验中，没有发现任何高级生命痕迹，从而排除了有关火星人的推测。一、伽利略号探测器

1989年10月18日，美国亚特兰蒂斯号航天飞机将伽利略号木星探测器载入太空，并送上飞往木星的旅途。这个专门探访木星的探测器重2550千克，装有两台用钚—238作燃料的发动机和最先进的科学观测仪器。它的主要考察目标是木星及其16颗卫星，并施放一个探测装置直接进入木星大气层考察。1990年2月9日，伽利略号飞过金星时作了顺路探访。1995年12月7日，伽利略号抵达木星，对木星大气层和辐射带进行了详细考察，揭示了木星的真面目。第二节：伽利略号探测器和麦哲伦探测器二、麦哲伦探测器

1989年5月5日，美国亚特兰蒂斯号航天飞机将麦哲伦号探测器带上太空，并在5月6日把它送上飞向金星的旅途。麦哲伦号探测器重3365千克，装有一套先进的电视摄像雷达系统，能透过厚实的云层测绘出金星上一个足球场大小的物体图象。它经过462天的太空飞行，于1990年8月10日飞临金星，每隔40分钟向地球传回测得的数据和拍摄的照片。麦哲伦号探测器首次获得第一张完整的金星地图，对研究认识金星上的地质地貌，提供了形象的资料。麦哲伦麦哲伦一、月球号探测器

从1958年至1976年，前苏联发射了24个月球号探测器，其中18个完成探测月球的任务。月球2号探测器，1959年9月12日发射，两天后飞抵月球并着陆，成为到达月球的第一位使者，首次实现从地球到另一个天体的飞行。同年10月4日，月球3号探测器飞往月球，三天后飞到月球背面，拍摄了第一张月球背面的照片。1970年9月12日发射的月球16号探测器，9月20日在月面软着陆，采集了120克月岩样品，于24日带回地球。1970年11月10日，月球17号载着世界上第一辆自动月球车飞向月球。17日在月面着陆后，月球车1号下到月面进行了10个半月的科学考察。它在月球上行程10540米，考察了八千平方米的月面，拍摄了数百幅月球全景照片和几万张月面照片。1973年1月8日发射月球21号，把月球车2号送上月面考察，取得了更多的成果。第三节；月球号探测器和乔托号探测器前苏联对月球的探测，使人们对月球的认识更加丰富和完整了。二、乔托号探测器

1985年7月2日，欧洲空间局发射一个名叫乔托号的哈雷彗星探测器。它的外形是一直径1.8米、高3米的圆柱体，重950千克。飞行8个月后，于1986年3月14日从哈雷彗核中心607公里处掠过，拍摄了1480张彗核照片。照片上显示的彗核形状凸凹不平、参差不齐，彗核长15公里、宽8公里，比维加号测得的数据大一些。乔托号对哈雷彗星的探测具有重要价值。一、“卡西尼”号土星探测器

1997年10月，重六吨的“卡西尼”号星际探测器发射到飞往土星的轨道。这是本世纪最后一艘行星际探测的大飞船。

“卡西尼”号将用七年时间飞达土星轨道，也就是在2004年，它将飞抵土星，进入环绕土星运行的轨道。那时，它将会放出一个名叫“惠更斯”的探测器，飞往土卫六。

第四节：“卡西尼”号土星探测器和维佳号探测器

“惠更斯”将用22天的时间，降到土卫六的表面。当它冲入土卫六稠密的大气层时，速度达到7倍音速，并产生大量的热。“惠更斯”的任务，就是要穿入其大气层，在近3小时的减速下降过程中，把探测大气层时所得到的数据和图象，用无线电信号传送给轨道上的“卡西尼”号飞船，然后再传回地球。人们希望知道，土卫六的表面，是一片汪洋,还是坚实的土地，或者有山有水，二者兼有。研究土星的这颗卫星，将有助于了解地球的发展历程。卡西尼土星探测器(Cassini)CassiniCassiniCassiniCassiniCassini土星景观土星景观土星景观土星景观土星景观土星景观土星景观土星景观土星景观土星景观土星景观二、维佳号探测器

前苏联于1984年12月15日和21日先后发射维加1号和2号自动行星际站。这种探测器重4吨，装有质谱仪、磁强计、电子分析器、电视摄像机及其他科学探测装置。1986年3月6日，维加1号到达距哈雷彗核8900公里处，首次拍摄到彗核照片，显示出彗核是冰雪和尘埃粒子组成的。维加2号于3月9日从距彗核8200公里处飞过，拍摄到了更清晰的彗核照片。经过比较分析后，科学家认为哈雷彗核的形状如同花生壳模样，长约11公里，宽4公里。维加号探测器还首次发现彗核中存在二氧化碳和简单的有机分子，因此，科学家认为从彗核中可以寻找到生命的起源。一、火星探测器

“火星探路者”号探测器1997年7月4日，携带火星探路者的飞船进入火星大气层，由降落伞带着以每小时88.5公里的速度飘向火星表面，并在着陆前数秒钟打开九个巨大的保护气囊。17时07分火星探路者在火星降落，在密封气囊的保护下，经过一番弹跳翻滚之后，在火星表面停了下来。

第五节：火星探测器和先驱者号探测器着陆成功后，飞船打开外侧的三个电池板，重10公斤的6轮“旅居者”号火星车缓缓驶离飞船，落到火星地表。其行进路线是预先确定好的，首先朝目标区西南部的一个长100公里、宽19.3公里椭圆形区域缓慢行进。在探测区，经对由古代洪水冲刷形成的一个488平方米的小岛作详尽观察，科学家发现火星山谷平原暴发过多次洪水，并有众多由水冲击而来的圆形岩石，其中许多岩石沿同方向排列，表明它们受到同样水流的冲击。科学家推测当时洪水有数百公里宽，水流量为每秒100万立方米。“火星观察者”号探测器

1992年9月25日，火星观察者号探测器发射成功。它重2.5吨，携带7部仪器。经11个月飞行7.2亿公里后，到达距火星表面378公里的近极轨道，对火星进行长达687天的观测考察，绘制整个火星表面图，预告火星天候，测量火星各种数据，进一步揭示火星上有无处于原始阶段的生命现象，为未来人类移居火星探寻道路。但是1993年8月21日，火星观察者号探测器突然与地面失去联系，不再发回信息。这次探测令人失望地夭拆了。前苏联的火星探测计划

前苏联的火星探测计划可谓路途坎坷：1962年11月1日发射的火星1号在距地球1亿多公里的地方通信中断，考察失败；1971年5月19日发射的火星2号探测器，着陆舱在火星上着陆,但却失去联系；火星3号探测器虽然到达火星，但未完成预定的探测计划；火星4号未能进入火星轨道；火星5号虽然入轨，但工作时间很短；火星6号着陆失败，飘入苍茫天宇，不知去向。福波斯1号在宇宙空间已失去联系；福波斯2号对火卫一考察一段时间后，又出现故障。火星－96飞船发射后因故障坠入大海。连连受挫，前苏联不得不重新考虑自己的火星探测计划。海盗(维京人)火星探测器海盗(维京人)海盗(维京人)海盗(维京人)海盗(维京人)海盗(维京人)火星两极的登陆者火星两极的登陆者火星飞蝇(火星Aerobot)火星观察者火星全球的检查官火星全球的检查官火星全球的检查官火星全球的检查官火星全球的检查官火星全球的检查官火星探险者火星探险者火星探险者火星探险者火星探险者火星探险者在火星上的人艺术家的观念在火星上的人工作二、先驱者号探测器

先驱者号探测器是美国发射的行星和行星际探测器系列之一，1958年10月到1978年8月发射，共13个。用来探测地球与月球之间的空间，金星、木星、土星等行星及其行星际空间。

其中以先驱者10、11号最为引人注目，它们是人类派往外行星访问的第一批使者。先驱者10号于1972年3月2日先踏上征途，经过1年零9个月的长途跋涉后，穿过危险的小行星带，闯过木星周围的强辐射区,与1973年12月3日与木星相会。它飞临木星时，沿木星赤道平面从木星右侧绕过，在距木星13万公里的地方穿过木星云层，拍摄了第一张木星照片，并进行了十多项实验和测量，向地球发回第一批木星资料，为揭开木星的奥秘立下头功。在木星巨大的引力加速下，直向太阳系边疆飞去。于1989年5月24日飞越过冥王星轨道，带着给外星人的“礼品”－－“地球名片”，向银河系漫游而去。

先驱者11号于1973年4月6日启程，它以探测土星为主要责任。1979年9月1日，先驱者11号从距土星3400公里的地方掠过，第一次拍摄到了土星的照片。它探测了土星的轨道和总质量，测量了土星大气成分、温度、磁场，发现了两个新光环。探测了土星之后，先驱者11号便从天王星近旁掠过，与“先驱者”10号同于1989年飞离太阳系。一、金星探测器

1961年2月12日，前苏联发射了金星1号探测器，但却在距地球756万公里时通信中断，无法得到探测的结果。1967年6月12日发射的金星4号探测器，经过了大约35000万公里的飞行，进入金星大气层，成功登陆金星表面。由于金星大气的压力和温度比预想的高得多，使着陆舱受损，未能发回金星探测结果。在1970年12月15日，金星7号在金星实现软着陆，成功传回金星表面温度等数据资料。测得金星表面温度为摄氏447度，气压为90个大气压，大气密度约为地球的100倍。第六节：金星探测器和尤利西斯探测器此后，前苏联又相继发射了九个金星号探测器。金星9号和10号在金星表面各拍摄了一张金星全景照片，首次向人们展露出金星的容颜；金星13号和14