[科普中国]-金星探测器

简介

金星 (希腊语: 阿佛洛狄特；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。伽利略对此现象的观察是赞成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，美国宇航局（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 Orbiter，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）、测高仪（ALT）和辐射计（RAD），测绘金星的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，欧洲空间局（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。1

金星的结构特点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）1

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，消散殆尽，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、织女星1号 、织女星2号

轨道器金星9号、金星10号、金星15号 、金星16号 、先驱者金星1号、先驱者金星2号、麦哲伦号、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447度， 气压为90个大气压，大气密度约为地球的100倍。此后，前苏联又相继发射了九个金星号探测器。金星9号和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砂土，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。2

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。

美国水手2号美国NASA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。

麦哲伦号如果说木星探测器的经典是“伽利略”，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“旅行者”，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出金星上一个足球场大小的物体图像。它经过462天的太空飞行，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。

美国和俄罗斯计划合作发射探测器勘测金星据英国每日邮报报道，目前，美国宇航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。3

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。3

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。3

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。”3

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市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。4

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。4

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。”4

日本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。5

“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，日本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九天的时间。5

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。5

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。6