“卡西尼号”怎样进行跨世纪土星观测

　　美国国家航空航天局的太空船“卡西尼号”于2017年9月15日结束了20年太空旅程，坠毁在土星上。关于“卡西尼号”，你可知道它是如何对土星进行探测的呢？

　　土星有一个美丽的光环，这使得它在太阳系中十分引人注目。土星的大气成分复杂，赤道附近的风速超过500米/秒。土星有20多颗天然卫星，人们最感兴趣的是土卫六，它是土星最大的一颗卫星，还有一个名字叫“泰坦”（希腊神话中的大力神）。“泰坦”的引人注意之处不仅因为它的个头大，更重要的是它是太阳系中除了地球之外唯一具有稠密氮气大气层的天体。科学家猜测，“泰坦”上有海洋，海洋中含有有机物质，和原始的地球十分相似。如果能探测到“泰坦”上存在合成大分子有机物，就可以推测地球生命的诞生过程。

　　人类探测土星的使命，交给了“卡西尼号”土星探测器。1997年10月15日，美国成功发射了“卡西尼号”大型行星探测器，这是20世纪人类耗资最大的空间计划之一。

　　由于土星距离地球非常遥远，有8.2～10.2天文单位（1个天文单位约合1.5亿千米），所以，即使使用当时推力最大的火箭，也无法把质量为6.4吨的“卡西尼号”加速到直飞土星的速度。

　　于是，科学家巧妙地为“卡西尼号”设计了借助金星、地球和木星之间的引力，接力加速奔向土星的旅程。这样一来，“卡西尼号”的行程将增加到32亿千米，历时7年。1998年4月，“卡西尼号”绕过金星，在金星引力的作用下，加速并改变方向；1999年6月，它再次飞过金星，利用金星引力进一步加速，向地球奔来；1999年8月，“卡西尼号”掠过地球，借助地球引力加速飞向木星；2001年1月，“卡西尼号”从木星那里进行最后一次借力加速后，直奔土星。两次金星借力，一次地球借力，一次木星借力，这样的飞行轨道安排就是著名的“VVEJ飞行”，这里的“V”“E”“J”分别是金星、地球、木星英文单词的首写字母。“VVEJ飞行”可以使“卡西尼号”的土星之旅节省77吨燃料，这相当于“卡西尼号”总质量的10倍。

　　“卡西尼号”于2004年7月才到达土星。“卡西尼号”实际上由两部分组成：载有12台科学探测仪器的轨道器和携带6台科学仪器的“惠更斯”子探测器。轨道器围绕土星进行历时4年的全面的科学探测，而“惠更斯”子探测器则在土星的卫星“泰坦”上着陆，帮助科学家解开长期以来有关“泰坦”的许多不解之谜。

　　关键词：土星 土卫六 “卡西尼克”

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