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先驱者10号

先驱者10号(英文名称:Pioneer 10 或 Pioneer F)是美国无人行星探测任务“先驱者计划”的第16个无人探测器,主要任务是研究小行星带、木星的周遭环境、太阳风、宇宙射线以及太阳系与太阳圈之中最远能够到达的地方。

先驱者10号是于1972年3月3日1时49分(UTC时间)成功发射的,是人类史上第一个顺利通过火星与木星之间的小行星带,以及第一个拜访木星的航天器。1983年6月13日,先驱者10号飞越海王星轨道,成为第一个离开八大行星范围的人造物体。当时的速度高达每秒钟近十四公里。2003年1月23日,由于发射功率不足,先驱者10号在距离地球122.3亿公里处与地球失去联络。

中文名称先驱者10号英文名称Pioneer 10
研制国家美国质量258千克
探索目标小行星带、木星发射时间1972年3月3日1时49分
发射场卡纳维拉尔角空军基地运载工具宇宙神运载火箭

探测器结构

先驱者10号探索和研究的主要目标是木星。这个探测器只有258千克,携带有10多种仪器。由于它很小,无法带更多的其他设备,如姿态控制系统、大型电源系统等,因此先驱者10号采用了各种简化设计的办法。探测器上面带的仪器包括磁强仪、辐射仪、温度仪、照相机、气压计等。它还有一个重大使命是考察行星际空间的物理环境,以便为未来深入探测外行星开辟道路。

先驱者10号结构图

图:先驱者10号结构图

先驱者10号和先驱者11号是一样的,先驱者10号上最大的单一部件是高增益天线,直径2.74米,用于在飞出火星轨道后与地球通信。探测器的大部分控制仪器和科学仪器都在这个圆盘背后。有专门的电路控制各组散热窗以释放多余热量。飞船上有一组热辐射电源,位于飞船本体外2.5米的长杆顶端,以防止仪器受到辐射。在第三条更长的长杆上放置着磁力计。

镀金铝板

先驱者10号探测器身上携有一块载有人类讯息的镀金铝板。铝板上绘有一名男性及女性的图像,氢原子的自旋跃迁,以及太阳与地球在银河系里的位置。

先驱者10号携带的镀金铝板

图:先驱者10号携带的镀金铝板

如果探测器被外星的高智慧生物捕获,这块镀金铝板将会向他们解释这艘探测器的来源,可以向外星人表示问候并表面我们在银河系的位置。

发射情况

先驱者10号探测器,于1972年3月3日1时49分0秒(UTC时间)在美国卡纳维拉尔角空军基地36A太空发射设施发射,约17分钟后,宇宙神运载火箭将先驱者10号送至预定轨道,此时先驱者10号的速度约为51682公里/小时。先驱者10号仅用了11个小时就飞越月球,成为当时人类史上速度最快的探测器。

飞行历程

先驱者10号飞行轨迹图

图:先驱者10号飞行轨迹图

1972年3月3日1时49分0秒(UTC时间),先驱者10号成功发射。11小时后,飞越月球轨道。

1973年12月4日,先驱者10号从木星最近距离飞过,对木星进行拍照和探测,并利用木星巨大的引力加速。

1976年,先驱者10号飞越土星轨道。

1979年,先驱者10号飞越天王星轨道。

1983年6月13日,先驱者10号飞越海王星轨道。

1988年,先驱者10号飞越冥王星轨道,成为人类第一个飞越太阳系行星轨道的探测器。

2003年1月23日,由于发射功率不足,先驱者10号与地球失去联系,此时先驱者10号距离地球122.3亿公里。

探测木星

在1973年11和12月,先驱者10号开始传送木星的图片影片回地球。500张木星照片在当年12月2日接收,显露出一点点细节。无论如何,在48小时之内不断接近的观察,探测器超越了地球本身的观测能力而显现出更多过去前所未见的细节。

先驱者10号所的土星照片

图:先驱者10号所的土星照片

在1973年12月4日,先驱者10号到达距离木星最近的距离,并且在距离木星20万公里之处越过木星云端。

失去联系

在1997年3月31日之后,先驱者10号的微弱讯号持续由深空网络追踪并且用以支援训练飞行控制员如何获取太空中的无线电讯号。有一个进阶的研究概念套用在混沌理论之上来解析断断续续的讯号中一致性的资料。

在2002年4月27日,最后一个成功的遥测数据从先驱者10号上接收了下来;之后的讯号由于强度不足以侦测到而无法提供有用的资料。

在2003年1月23日,最后一个从先驱者10号发送来的极微弱讯号被接收到,此时它正处于距地球120亿公里(80天文单位)的位置。在此之后更进一步对航天器的联系均未成功。最后一次企图与航天器联络是在2006年3月4日的晚间,这时航天器的天线应该是正确的对准地球,然而还是没有先驱者10号的回应。失去联系的原因可能是因为不断增加的距离以及航天器上放射性同位素热电机电力持续的耗尽这两个因素所构成。

先驱者10号目前正以每年2.6个天文单位的速度朝向金牛座的双星前进。倘若金牛座双星没有相对速度的话,将会让先驱者10号花上大约2百万年的时间到达。

异常情况

在研究人员对先驱者号异常现象进行初步分析后,他们把目标转向了先驱者10号探测器长达11.5年的空间观测遥感数据上,尽管先驱者11号只有大约4年的服役寿命。在由星际协会赞助发起的详细研究过后,图里谢夫和他的研究小组不仅得到了先驱者10号大约30年的遥感数据和先驱者11号20年的数据集,还整理获得了先驱者10和先驱者11号飞船完整详尽的遥感数据。

这些数据中的很多被存储在了400盒磁带中,它们完好的保存在美国航空航天局喷气推进实验室中。总的说来,所收集的先驱者10号和先驱者11号宇宙飞船的数据有将近800亿字节,大约相当于数字高清有线电视半小时内播放的电视节目占用的数据字节。把有9磁道的磁带数据转换成现代的数据存储形式并把一些人工添加的数据和其他坏掉的数据筛除掉对于先驱者号异常现象的研究人员来说非常耗时。但是图里谢夫对此却非常自信,一旦这些数据处理任务完成,那么先驱者号异常现象背后的秘密就可以发现。

通过多年恢复和分析旧数据,研究飞行器的结构图,加州理工喷气推进实验室(JPL)的研究人员在发表论文,宣告破解先驱者号异常——有牢固的证据显示减缓速度的主要原因是各向异性热辐射。各向异性热辐射能解释80%的减速。在太空中,热辐射表面点的方向是一个值得注意的问题。

先驱者10号
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最新更新:2015-08-07 13:28
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