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“伽利略”号木星探测器1989年10月18日由航天飞机“阿特兰蒂斯”号送入轨道,它是迄今为止世界上结构及性能最复杂、技术最先进的行星际探测飞船,也是美国航天局第一个直接专用探测木星的航天器,由美加利福尼亚州的帕萨迪纳加州理工学院喷气推进实验室操纵。经过6年漫漫征途,“伽利略”号木星探测器于在1995年12月7日到达硕大而美丽的木星,开始对木星为期两年的探测任务。

“伽利略”号探测器呈不规则长形体,总重约2717千克。由木星轨道器和着陆器两部分组成。在到达木星前约150天时,两者分离,轨道器释放出探测器后就成为木星的人造卫星,探测器则下降到木星表面,深入木星大气层考察。

轨道器总重为2378千克,采用双自旋结构,由一个每分钟数圈慢速旋转的自旋舱和一个定向舱组成。自旋舱正常情况下以3.15转/分自旋稳定,有一台直径5米的抛物面天线和无线电传输装置,一台主发动机和两组辅助的小型喷管,以钚239为燃料的热核能发电机,磁强计和等离子体粒子遥感装置、高能粒子检测仪、尘埃粒子检测仪等。而定向舱的体积比较小,只装备多种先进的光学摄像装置,一架小型天线,CCD照相机。

探测器外形呈扁锥体,由制动防热罩和球形仪器舱组成。总重约339千克,其中仅防热壳就重达220千克。制动防热罩是120°锥角的钝头圆锥壳体,表面覆盖很厚的碳-碳烧蚀防热层。球形仪器舱上有2台L波段发射机,能发128比特/秒的速率发送测量数据,经轨道器中继到地球。其上的探测仪器有:大气结构检测仪,能测量木星大气的温度、压力等;中性质谱仪,可测定木星大气组分;氦分量检测器,用于测定木星大气中的氦气含量;测云计、纯流量辐射计以及光和射电检测仪等。

轨道器在到达木星轨道前150天放出大气探测器,再绕着木星飞行22个月,拍到木星及其卫星的大量清晰的照片。探测器则深入木星大气层探测大气层的成分和物理特性,探测器以48千米/秒的速度进入大气压,承受了400g的加速度,表面压力达14个大气压,表面温度达780摄氏度,但下降时因压力和气温越来越高,最后探测器被大气压压垮,在工作了1小时以后“寿终正寝”。


取得巨大的发现成果
在长期的飞行和为时两年的考察中,尽管遇到了主天线故障和地面人员操作不当等一系列困难,它仍向地面发回了大量的数据和图像。伽利略号最有价值的发现是,探测到木卫二的冻土层下面有液态水的迹象。科学家据此推断,这颗卫星上也许有某种生物存在。

科学家们说,“伽利略”号木星之旅的其他成就可以概括为以下几个方面:它是第一个取得木星大气层气样的地球探测器;它最先对木星四个卫星的内部进行了探测;迄今为止它在围绕木星的11次飞行中曾10次近距离飞过木星的卫星,向地面发回了极其宝贵的数据和1800幅图片,其中包括雷雨到来之前出现在木星大气层里巨大的雷暴云图像,这场雷暴的闪电发出的光比地球上任何最强的闪电光还要强大100倍。

“伽利略”号携带的“神风”号探测器坠入木星的大气层后发现,在木星的大气层上层里存在着水上升和下降的现象,使紧连着沙漠般干燥的云层里产生雷暴般的活动。在木卫二上,“伽利略”号探测器记录到一次巨大的火山爆发。在几个月之内,火山喷发出的岩浆扩散的面积有美国亚利桑那州那样大。在木卫三上,探测器意外地发现了一个磁场,这是人类发现具有磁场的第一颗木星卫星,这个磁场比水星的磁场还要大。收获最大的还要算对木卫二“欧罗巴”的考察:“伽利略”号拍摄的最详细的图片揭示“欧罗巴”上存在着冰山,很可能那是由看不见的水流流动和旋转而形成的,这为科学家们认为存在暗海提供了证据。

喷气推进实验室的科学家们说,在整个探测过程中,探测器上的科学仪器完成了探测是否存在磁扰的考察任务,这种磁扰是由木卫四的冰冻表面下可能存在的海洋产生的电流所激发生成的。当空间探测器掠过木卫四时,探测器向地球发回的无线电信号曾受到干扰。科学家们说,通过对这种信号干扰的研究,有助于更好地了解这个卫星的电离层和可能存在的大气层。

在其10多年的太空飞行中,伽利略号向地面控制中心发回了大量的照片和其他珍贵数据。通过这些资料,美国科学家第一次发现了一个小行星有卫星;发现了欧罗巴卫星冰壳下面有海洋的证据;也看到了木星另一卫星伊蛾上有众多的火山;以及彗星“制鞋者-列维”(SHOEMAKER-LEVY(古怪的翻译??))撞到木星后产生的影响。

从伽利略号发回的照片中,科学家们可以分析推测出木星及其卫星地表物质与地下地理结构之间的关系。有关伊蛾卫星ZALPA-TERA地区的一张照片显得格外清晰,照片中央的高地边缘有黑色物质同淡红色的磺化物流向山脚的痕迹。科学家认为,这种沉积物可能与山峰形成时,硫化气体从断层中释出有关。

伽利略号在与卡西尼号会合之前,将于今年5月和12月路经太阳系中最大的卫星,也就是环木星运转的木卫三。科学家希望伽利略号在飞过木卫三的时候,能够发回更多的高精度照片,从而对木卫三的地理、历史及其“冰封世界”有更多的了解。

1997年12月,伽利略号本来已是“功德圆满”了,但地面控制中心觉得它还可以“能者多劳”,于是决定让它再次完成为期两年的“伽利略欧罗巴计划”。伽利略号不得已,又在漫无边际的外层空间不停地飞,主要是对木星的卫星欧罗巴进行观察。今年1月31日顺利完成了任务。

也许是伽利略号“好使唤”,美国科学家格外看好这一经久耐用的探测器,这一次又让它超期服役两年,完成“伽利略 千年计划”,该计划还得耗资1200万美元。

与卡西尼号联合考察
卡西尼号探测器于1997年10月发射,价值34亿美元,最终目标是飞向土星。2000年3月9日,美国航空航天局宣布,今年12月伽利略号探测器将与卡西尼号探测器在遥远的太空中相会,共同探测木星的奥秘。美国科学家称,这是人类历史上第一次利用两个探测器同时对一个外层行星进行探测,是“研究这一变化无常体系的绝好机会”。

据报道,伽利略号和卡西尼号的“联合行动”将会发回有关木星磁场控下的太空区域的珍贵数据。木星的“磁层”(MA GNETO-SPHERE)就像一个巨大的气泡将木星包围,可以化解太阳系的强风。地球也有一个磁层,保护人类免受太阳系风暴的袭击。如果没有这一磁层保护,地球上就不会有生命存在。木星的磁层是太阳系中最大的物体,其磁尾一直延伸到土星的轨道。有科学家形象地说,如果这个磁层是个看得见的球体的话,从地球上望去,它将“比夜空中的月亮还要明亮”。

按计划,伽利略号和卡西尼号到达木星附近后,一个进入木星的磁场区域,另一个却呆在外面,二者从不同的位置探测木星周围的极地风力变化对磁场产生的影响和效果。

避免地球微生物污染
伽利略号辛苦了这么多年,令美国航空航天局的科学家们至为感动和赞赏,但他们还是没有收回伽利略号的计划,也许这样做费用太过昂贵或技术还未达到这一步。伽利略号只能走上不归路。美科学家指出,伽利略号离开地球前未经检疫,也未经消毒处理。尽管飞行中受到强烈辐射(比设计值高出三倍多),地球微生物存在的可能性很小,但为了保险起见,美国科学家还是计划在2003年3月指令伽利略号撞落到木星或是它的一个卫星上,但绝对要避免撞到卫星欧罗巴上。科学家怀疑欧罗巴卫星的冰壳下面可能有一个海洋,那里可能有简单的生命体存在。如果探测器携带了地球上的微生物,再撞向木卫二,那么将来取得的探测结果就失去准确性了。

伽利略号的归宿注定将是寒冷孤寂的宇宙空间,它再也不能回到温暖的地球了。但是,伽利略号为人类了解宇宙做出了不朽的贡献,它的功勋会永远载入人类开拓进取

“伽利略”号木星探测器
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