金星探测器

用来探测金星的人造航天器

金星 探测器,是一种用来探测金星的人造航天器,包括从金星附近掠过的飞掠器、环绕金星运行的 轨道器 、下坠过程中探测或登陆金星表面探测的着陆器,以及未来可在金星表面自由行动的巡视器和 载人飞船 等。

探测器简介

金星 ( 希腊语 : 阿佛洛狄忒 ; 巴比伦 语: Ishtar)是美和爱的女神,之所以会如此命名,也许是对古代人来说,它是已知 行星 中最亮的一颗。(也有一些异议,认为金星的命名是因为金星的表面如同女性的外貌。)

金星 在史前就已被人所知晓。除了太阳与月亮外,它是最亮的一颗。就像 水星 ,它通常被认为是两个独立的星构成的: 晨星 叫Eosphorus,晚星叫Hesperus, 希腊 天文学家更了解这一点。

既然金星是一颗内层行星,从 地球 用望远镜观察它的话,会发现它有位相变化。 伽利略·伽利雷 对此现象的观察是赞成 尼古拉·哥白尼 的有关 太阳 系 的太阳中心说的重要证据。

20世纪60年代, 美国航空航天局 ( NASA )的 水手2号 和水手5号飞船借助它的射电 掩星 实验得到 金星 大气的成分、气压和密度。1978年先后发射先锋者 金星 轨道器(Pioneer Venus 轨道飞行器 ,即先锋者 金星1号 )和先锋者 金星2号 (先锋者金星多 探测器 )测量金星的大气、云层、 磁场 和表面。1989年5月4日, 美国 发射麦哲伦( Magellan )探测器,载综合口径雷达( SAR )、 高度仪 (ALT)和辐射计(RAD), 测绘学 金星的98%表面图和95%的重力场图, 分辨率 约达100m。美国飞往 木星 的伽利略探测器和飞往 土星 的卡西尼惠更斯探测器在飞越 金星 时也进行了金星的探测。2005年11月9日, 欧洲航天局 ( ESA )发射“ 金星 快车(Venus Express)”号探测器,它携带7种科学仪器的探测资料将揭示金星大气、云和表面的一些谜,诸如是否有 活火山 活动、金星大气的特性、 大气环流 、大气结构和成分跟高度的关系、大气与表面的关系以及金星的空间环境等。

金星简介

金星的自转非常不同寻常,一方面它很慢(金星日相当于243个 世界地球日 ),另一方面它是倒转的。另外, 金星 自转周期又与它的轨道周期同步,所以当它与 地球 达到最近点时,金星朝地球的一面总是固定的。这是不是共鸣效果或只是一个巧合就不得而知了。(其实原因在于 金星 被 太阳 潮汐锁定 ,就像月亮对地球一样,只有一面永远正对)

金星有时被誉为地球的姐妹星,在有些方面它们非常相像:

1、金星比地球略微小一些(95%的地球直径,80%的地球质量);

2、在相对年轻的表面都有一些环形山口;

3、它们的密度与 化学 组成都十分类似。

由于这些相似点,有时认为在它厚厚的云层下面 金星 可能与 地球 非常相像,可能有生命的存在。但是不幸的是,许多有关金星的深层次研究表明,在许多方面金星与地球有本质的不同。

金星 的大气压力为90个标准大气压(相当于地球海洋深1千米处的压力),大气大多由 二氧化碳 组成,也有几层由 硫酸 组成的厚数千米的云层。这些云层挡住了我们对金星表面的观察,使得它看来非常模糊。这稠密的大气也产生了 温室效应 ,使金星表面温度上升400度,超过了740开(足以使铅条熔化)。金星表面自然比 水星 表面热,虽然金星比水星离 太阳 要远两倍。云层顶端有 强风 ,大约每小时350千米,但表面风速却很慢,每小时几千米不到。

金星 可能与 地球 一样有过大量的水,但都被蒸发,消散 尽,使如今变得非常干燥。地球如果再比太阳近一些的话也会有相同的运气。我们会知道为什么基础条件如此相似但却有如此不同的现象的原因的。

大部分金星表面由略微有些起伏的平原构成,也有几个宽阔的 洼地 :Atalanta Planitia, Guinevere Planitia, Lavinia Planitia;还有两个大高地:在 北半球 的与 澳大利亚 一般大的Ishtar Terra和在沿 赤道 的与 南美洲 一般大的Aphrodite Terra。Ishtar内主要由Lakshmi Planum高原组成,由 金星 上最高的山脉所包围,包括巨型山Maxwell Montes。

探测器型号

飞掠器

金星1号 、 金星2号 、金星11号、 金星12号 、 金星13号 、 金星14号 、 水手2号 、水手5号、 水手10号探测器 、 织女星1号 、 织女星2号

轨道器

金星9号探测器 、 金星10号 、 金星15号 、 金星16号 、 先驱者金星1号 、 先驱者金星联合探测器 、 麦哲伦号金星探测器 、金星快车、拂晓号

坠落探测

金星3号 、 金星4号 、 金星5号 、 金星6号 、先驱者金星1号、先驱者金星2号

软着陆

金星 7号、 金星8号 、金星9号、金星10号、金星11号、金星12号、金星13号、 金星14号 、织女星1号、 织女星2号

气球探测

织女星1号、织女星2号

前苏联探测器

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 摄氏度 447度,气压为90个 大气压 ,大气密度约为地球的100倍。此后, 苏联 又相继发射了九个 金星号探测器 。 金星9号探测器 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号拍得四张金星表面彩色照片,从这些照片上发现,金星表面覆盖着 褐色 的 松软土 ,岩石结构像光滑的层状板块; 金星15号 和16号通过雷达对金星表面进行综合考察,获得许多宝贵资料,为人们认识金星、了解金星作出了巨大贡献。

苏联 最早向金星发射 探测器 ,曾于1961年1月24日,进行了一次试验性发射,但因探测器失去控制而失败。20天后,2月12日, 苏联 第一个金星探测器“金星”1号发射上天。这个探测器重643 千克 ,装有轨道测量系统、 发动机 校正装置和首次启用的远程通信装置、新型耐高温 太阳能电池 等先进设备。飞到距 金星 10万千米后这个探测器与地面的通信中断。

1965年11月12日和15日,苏联又成功发射了“金星”2号和3号探测器,它们均重963千克,装有电视摄像系统和考察金星的全套设备。“金星”2号在翌年的2月27日飞到距金星2.4万千米处掠过时,通信中断;“金星”3号在次年的3月1日接近金星时遥测失灵,无法判明它的着陆舱是否抵达金星表面。

1967年6月12日, 金星4号 发射升空, 探测器 重达1106 千克 ,飞行128天后与金星交会,放出着陆舱。1个半小时后,它探测了 金星 大气层的密度、温度及化学成分,但着陆舱还未到达金星表面就被 高气压 压瘪了。

1969年1月5日和10日, 苏联 发射了 金星5号 和6号探测器,它们分别于同年5月16日和17日在金星着陆,测量了大气的数据,但未能发回金星表面的资料。

1970年8月17日发射的 “金星”7号 ,终于在同年12月15日实现在金星的软着陆,首次向 地球 传回了金星表面的情况。“金星”7号重1 180 千克 ,其中着陆舱约500千克。它在23分钟的降落过程中,考察了 金星大气层 的内部情况及表面结构。传回的数据表明,着陆舱受到的压力达90个 大气压 ,温度高达 摄氏度 470度。大气组成主要是 二氧化碳 ,还有少量的氧、氮等气体。“ 金星 ”7号成为第一个到达金星实地考察的人类使者。此后, 苏联 又发射了9个金星探测器。1972年3月27日升空的“金星”8号,同年7月22日着陆舱探测了金星表面的土壤,从发回的图像表明,金星表面十分明亮。

1975年6月8日和14日,“金星”9号和10号启程,4个月后的10月22日和25日,它们分别进入不同的金星轨道,两个 探测器 的着陆舱重量均增加到1 560 千克 。

1978年9月9日和14日发射的“ 金星 ”11号和12号,在金星表面软着陆后工作110分钟。这两个探测器由一个 金星 着陆器和金星 轨道飞行器 组成,当 金星- 11和金星-12靠近金星时, 将从星上分离出一个着陆器,着陆器在降落到金星表面之前,不断地把它拍摄的照片通过飞临金星的金星-11或-12中继到 地球 。

1981年10月30日和11月4日上天的“金星”13号和14号,携带有自动钻采装置,在金星上采集了岩石样品。1983年发射的“ 金星 ”15号和16号,发回了金星图像。

1984年12月, 苏联 发射两个“韦加”号探测器,于1985年6月11日和15日先后向 金星 表面投放探测装置,对金星土壤和云层进行了考察,向地面发回了宝贵资料。“金星”号系列 探测器 总共进行了24年的飞行考察。

美国探测器

水手2号

美国 美国航空航天局 的水手号系列里第一个成功的探测器,是世界上第一只成功的星际间探测器。做为“水手1号” 太空船 备份的“水手2号”(MARINER 2)重量为202.80 kg,其任务在于试图飞越 金星 并传回此 行星 之大气、 磁场 以及质量等数据。在1962年12月14日“水手2号”以距 金星 34773 km的距离通过金星,并于1963年1月3日前持续不断地传回所侦测之资料,整体而言此行之任务算是极为成功,“水手2号”仍然运行于太阳轨道中。

水手5号

原本是 水手4号探测器 的备份探测器,其原任务目标同样为 火星 。因为水手4号成功得完成了任务,水手5号的目标被更改为了金星。在1967年10月17日达到距离金星最近处,此时它与金星的距离为4000公里。由于安装了比 水手2号 更先进的 探测器 ,它传回的数据更加丰富和详细。

先驱者金星探测器1、2号

1978年5月和 8月发射的“先驱者- 金星 ”1号和2号探测器相继进入绕金星轨道,探测器上的雷达拍摄了金星背面图像。“先驱者-金星”2号进入绕金星轨道后释放了4个锥形金星大气探测器,分别从4个方向降落在金星表面,发现金 星云 中有大量 二氧化碳 和 硫酸 ,含硫气体喷射到离金星表面70公里高处。

麦哲伦号

如果说 朱诺号木星探测器 的经典是“ 伽利略·伽利莱 ”, 土星探测器 的经典是“卡西尼-惠更斯”, 太空望远镜 的经典是“ 哈勃 ”,长途跋涉的经典是“ 卫星一号 ”,那么金星探测器的经典就是“ 麦哲伦 ”。这个1989年从 航天飞机 上发射的庞然大物,是人类迄今为止最成功的金星探测器。 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 测绘学 出 金星 上一个足球场大小的物体图像。它经过462天的 航天 ,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。 麦哲伦号金星探测器 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,提供了影像资料。

计划合作发射探测器

据英国每日邮报报道,目前, 美国航空航天局 和 俄罗斯 太空研究中心合作,计划2025-2026年发射 探测器 和登陆器至金星。

近日,美国宇航局和俄罗斯太空研究中心的科学家将共同探讨 金星 探索计划,这项太空任务被命名为“韦内拉-D”,科学家计划发射俄罗斯太空探测器3年时间抵达金星轨道,携载的登陆器将在金星恶劣表面环境操作几个小时。这项国际联合太空计划将有助于揭晓金星的远古气候,分析这颗星球是否具备孕育生命的条件,1月底, 美国宇航局 总部对金星探索任务进行了报告评估,并精炼了任务目标。

美国宇航局 行星 科学部主管吉姆-格林(Jim Green)说:“虽然金星是 地球 的‘姊妹行星’,我们仍需进行深入探索,其中包括:分析是否金星曾拥有海洋,是否孕育生命等。通过理解 金星 和 火星 ,将进一步完善我们对 类地行星 进化历史的认知,洞悉地球过去、当前和未来的变化。”同时,研究小组将研究发射一艘 太阳能 动力 飞艇 至金星顶端大气层的可行性,该飞艇进入 金星大气层 ,对金星探索大约3个月时间。金星的体积和成分类似于地球,但是旋转缓慢,与 地球自转 方向相反,即自东向西旋转。

金星密集大气层能诱捕热量,形成一种溢出 温室效应 ,最终导致它成为 太阳系 最炽热的 行星 ,表面温度非常高,足以熔化铅。 美国 “韦内拉-D”科学定义小组联合主席大卫-塞斯克(David Senske)说:“在太阳系, 地球 和 金星 非常相似,它们具有类似的体积和成分,这项 太空探索 计划旨在寻找合作伙伴,共同研究分析金星气候变化机制,通过该机制或将发现抑制地球温室效应的有效措施。”

欧洲航天局

金星快车是 欧洲 对金星的第一次任务,发射日期是2005年11月9日。发射器是欧洲/ 俄罗斯 联合公司斯塔瑞森(Starsem)制造的 联盟号飞船 。发射质量1270 千克 ,包括93千克 轨道器 有效载荷和570千克燃料。轨道器设备包括:金星监视 照相机 、空间 等离子体 和活性 原子 分析器等。 宇宙飞船 由位于德国 达姆施塔特 的欧洲太空控制中心操纵。

据国外媒体报道,科学家认为5亿年前在一次熔岩流灾难事件中 金星 表面覆盖了大量熔岩流,但天文学家之前未发现当前金星火山活跃性的确凿证据。目前,“金星快车”探测器最新发现金星 火山喷发 的迹象,这将有助于揭晓金星是如何形成的。德国马普太阳系研究所尤金-夏伊金(Eugene Shalygin)说:“我们观测发现金星表面热点区域会多次突然变热,之后再冷却下来。”通过雷达影像数据可发现这4个热点区域位于地质 断裂带 ,但这是第一次探测到热点区域的温度逐天发生显著变化。这是迄今发现金星火山活动性最有说服力的证据,这几个热点区域沿着Ganiki Chasma断裂带接近奥扎蒙斯和马特蒙斯火山。

断裂带是表面结构断裂的结果,经常与 地壳 之下 岩浆 上涌密切相关。这一过程将使炽热物质涌至表面,很可能 熔岩 流通过断裂带释放出来。研究人员测定“目标A”热点区域面积大约1平方公里,温度高达830 摄氏度 ,比 金星 全球平均温度480摄氏度高许多。这项最新研究与“金星快车”探测器其它勘测数据相吻合,暗示着近期该星球表面存在火山活跃性。2010年,对金星几座火山的红外观测图像显示曾有数百万年前形成的熔岩流结构。几年之后,科学家报道称,金星高层大气 二氧化硫 出现短暂峰值,暗示着这颗星球存在火山活动。

但这是首次科学家发现几天之内金星表面亮度的显著变化, 欧洲航天局 “金星快车”项目科学家哈肯-思维汉姆(Hakan Svedhem)说:“看来我们最终可以将金星列入 太阳系 具有火山活跃性的星球成员之一,我们的研究表明当前金星表面火山仍处于活跃状态,这对我们研究分析 地球 和金星不同进化历史提供了重要线索。”

日本探测器

由 日本宇宙航空研究开发机构 研发的“拂晓”号(Akatsuki) 金星 探测器将在今年12月再次尝试进入金星轨道,这是自2010年12月以来,“拂晓”号探测器第二次获得进入金星轨道的机会。在五年前,“拂晓”号抵达 金星 附近,但是由于主 发动机 的故障没能进入金星轨道,于是“拂晓”只能围绕 太阳 公转 ,等待进入金星轨道的机会。今年12月,“拂晓”号有望与 金星 再次擦肩而过,由于主发动机故障依然存在,因此探测器只能使用侧推进器控制方向,等待进入金星轨道的机会。

“拂晓”号探测器是日本航天机构研发的首个地外天体气候飞船,旨在研究 金星 的大气情况。在抵达金星附近时, 大日本帝国 科学家发现 探测器 上的主发动机出现故障,无法进行完成 推力 输出,因此“拂晓”号没有能够进入金星轨道。在此后的五年时间里,“拂晓”号无法完成科学任务,只能等待今年12月的机会。 日本 科学家认为如果这次成功,那么“拂晓”号将进入一个高 椭圆轨道 ,环绕 金星 运行一周需要八至 宇宙 的时间。

日本宇宙航空研究开发机构 的官员在今年二月份的任务更新上提到,“拂晓”号进入的轨道高度相当于 金星 10倍半径,“拂晓”号能够对金星的云层和大气成分进行探测,并研究其表面状况。当“拂晓”号的轨道高度低于10倍 金星 半径时,就可以近距离研究云层上的对流活动和微小的波动,掌握金星厚厚云层的奥秘。“拂晓”号还能对金星表面火山进行探测,目前 探测器 上的天线也存在故障,与 地球 的联系时断时续。“拂晓”号耗资为3亿美元, 日本 科学家试图利用该探测器对金星进行全面研究。本次发射任务中,还有IKAROS太阳帆飞船,该探测器已经利用太阳光压进行飞行,太阳帆也有望成为未来航天器的新动力来源。

北京时间2015年12月9日消息,在经过长达5年时间的延迟和磨难之后,日本“晓”(Akatsuki)号 金星 探测器终于成功进入了金星轨道。 日本标准时间 12月7日上午8:51(北京时间7:51),“晓”号金星探测器的4台小型 发动机 开始点火,连续启动大约20分钟。这一动作提供的微弱推进力成功地降低了 探测器 的飞行速度,并使其被金星 引力场 捕获。

参考资料