举世瞩目土星探测(二).docVIP

举世瞩目土星探测(二) 　　“卡西尼”曾被定为是美国发射的最后1个大探测器，此后美国只研制和发射小型空间探测器，但最近美国又计划研制“木星冰卫环行”核动力探测器，它将是美国航宇局有史以来所建造最大的空间探测器，估计造价在约30亿～40亿美元。 　　 　　“卡西尼”轨道器 　　 　　“卡西尼”轨道器包括下设备舱、发动机及推进剂贮箱、上设备舱、12个电子设备小舱和直径4米的高增益天线，由下往上垂直地叠放在支架上。此外还有一个11米长的磁强计伸杆和几副低增益天线。“惠更斯”着陆器安装在支架的侧面。 　　轨道器为三轴稳定姿态控制，用一组0.5牛顿推力器和反作用飞轮为执行机构；它用X频段高增益天线与地面深空网进行无线电通信，并用于无线电和雷达实验及同“惠更斯”通信；用2台容量1.8吉比特的固态存储器来储存各种工程遥测和科学探测数据。 　　其上的设备采用绝热包覆层、反射涂层和小型同位素加热器等措施，使温度保持在允许范围内，同时防止微流星碰撞。任务的头几年主要困难是温度控制，因为那时它是向着太阳飞去，离太阳很近，这期间高增益天线指向太阳，相当于遮阳帽，遮住了飞行器的剩余部分。在高增益天线上使用了几种涂料来反射阳光。绝热包覆层由26层材料组成，也能防护以每秒5千米到40千米速度飞行的微流星碰撞。 　　为了尽可能多地获得数据，“卡西尼”轨道器“全副武装”，配备了大量先进探测仪器； 　　由尘埃分析器和高速率探测器组成的宇宙尘埃分析器，用于研究到达土星轨道的行星际尘埃和土卫6对土星尘埃的效应，确定环附近尘埃和流星体的分布，以及冰冻卫星对环粒子源的作用等。 　　由离子质谱仪、离子束谱仪、电子谱仪和数据处理单元等组成的卡西尼等离子体谱仪，用于研究电离层等离子体流入、流出，磁层一电离层相互作用对电离层离子流的效应，极光现象和土星千米波辐射，土星磁层与太阳风的相互作用，土星磁层与土卫6高层大气和电离层的相互作用。还测量土星电离层和土卫6的电离分子，确定土星磁场的构形。其中离子质谱仪有很高的谱分辨率，能测量带电粒子的能谱、强度和辨别粒子的种类。 　　由远红外和中红外干涉仪以及望远镜组成的成分红外光谱仪，用于绘制土卫6和土星大气层的全球温度结构和气体成分，寻找土卫6和土星大气中的新成分，从而测量来自土星大气层、环和表面的红外辐射，以便确定他们的成分和温度。 　　由矢量和标量氦磁强计以及通量门磁强计构成的双操作磁强计，用于确定土星的内部磁场，建立土星磁层的三维模式，确定土卫6的磁状态，研究土卫6与磁层、太阳风的相互作用以及冰冻卫星与土星磁层的相互作用。 　　由宽角和窄角照相机组成的成像科学子系统相机，用于研究环和土星卫星之间的引力相互作用，确定环中能量、动量的输送率以及环的厚度、大小和成分，绘制土星和土卫6大气的三维结构图，寻找闪电、极光、气辉和行星大气震荡的证据，绘制卫星表面图形。 　　由闭源和开源两种四极质谱仪组成的离子和中性粒子质谱仪，用于测量土卫6高层大气中离子和中性气体的成分，从而研究土卫6大气的化学成分和变化等。 　　由低能磁层测量系统，电荷、能量、质量谱仪，离子和中性照相机以及高速率探测器组成的磁层成像仪器，用于检测磁层亚暴活动，研究磁层与电离层耦合，确定土星磁层等离子体的全球构形和动力学，研究土卫6大气的全球结构和温度变化等。 　　此外，轨道器上还载有无线电探测和测距仪器、无线电和等离子体波科学仪器、无线电科学子系统、紫外成像光谱仪、可见光与红外绘图光谱仪，它们分别用于研究土卫6固体表面的地质特征，确定土卫6是否有海洋存在；研究土星磁场的构形及其与土星千米波辐射的关系，土星电离层的日变化，在极尖区寻找外流的等离子体，确定土星磁层的电流系统等；研究太阳日冕和当“卡西尼”通过太阳后面时的广义相对论效应，进一步估算土星及其卫星的质量和位置，确定土星和土卫6大气的温度和成分剖面，确定土星和土卫6电离层的温度和电子密度；测量从土星大气、环和表面反射或发射的紫外光，确定它们的成分、分布、气溶胶含量和温度；确定冰冻卫星表面物质的成分和分布，土星深层大气的温度、内部结构和旋转，研究环的结构和成分，寻找土星和土卫6大气中的闪电并观测泰坦的表面。 　　 　　“惠更斯”着陆器 　　 　　直径2.7米的“惠更斯”外形呈铁饼状，重319千克，由防热外罩和降落舱组成，其中外防热罩由多层耐热材料制成，用于在进入大气层时保护罩内的降落舱。降落舱由上、下平台、前盖和后锥组成，其中上平台用于安装降落伞、S频段发射机和天线等服务系统，下平台的2个面用于安装科学探测仪器。其软件采用Ada程序语言，电源采用5组锂-二氧化硫蓄电池，总容量1600瓦时。 　　“惠更斯”具有能进入土卫6大气并在其中制动以及把1个满载设备的自动实验室降落到其表面的功能