[科普中国]-行星和行星际探测器

相关知识空间探测器的分类

空间探测器按探测的对象划分为月球探测器、行星和行星际探测器、小天体探测器等。

按运行轨道分为三类：(1)飞经某一行星的探测器，如：“先驱者”、“旅行者”；(2)环绕被探测行星运行的探测器；(3)在行星上着陆的探测器，如：“水手号”、“海盗号“、“金星号“。被探测过的行星有水星、金星、火星、木星、土星、天王星、海王星及其卫星。某些探测器曾成功地在金星和火星表面软着陆。

空间探测器的飞行空间探测器离开地球时必须获得足够大的速度才能克服或摆脱地球引力，实现深空飞行。探测器沿着与地球轨道和目标行星轨道都相切的日心椭圆轨道（双切轨道）运行，就可能与目标行星相遇；增大速度以改变飞行轨道可以缩短飞抵目标行星的时间。

为了保证探测器沿双切轨道飞到与目标行星轨道相切处时目标行星恰好也运行到该处，必须选择在地球和目标行星处于某一特定相对位置的时刻发射探测器。探测器可以在绕飞行星时，利用行星引力场加速，实现连续绕飞多个行星。

空间探测器的显著特点是，在空间进行长期飞行，地面不能进行实时遥控，所以必须具备自主导航能力；向太阳系外行星飞行，远离太阳，不能采用太阳能电池阵，而必须采用核能源系统；承受十分严酷的空间环境条件采用特殊防护结构；在月球或行星表面着陆或行走，需要一些特殊形式的结构。1

概述行星和行星际探测器是对太阳系内各行星进行探测的无人航天器。20世纪60年代初期美国和苏联发射了多种行星和行星际探测器，分别探测了金星、火星、水星、木星和土星以及行星际空间。彗星探测器离开地球时必须获得足够大的速度才能克服或摆脱地球引力，实现深空飞行探测器沿着与地球轨道和目标行星轨道都相切的日心椭圆轨道运行，就可能与目标行星相遇，或者增大速度以改变飞行轨道可以缩短飞抵目标行星的时间。为保证行星和行星际探测器的进入预定轨道正常工作需要探测器自主控制飞行轨道并解决低数据率极远距离传输问题，同时需要利用空间核能源进行能量供应。2

美国的行星与行星际探测美国于1958年2月1日成功地发射了美国的第一颗人造地球卫星探险者1号。同年，美国的喷气推进实验室（JPL)在美国航空航天局的直接指导下，即着手开展对太阳系中各行星及行星际空间的探测研究工作，相继研制和发射了先驱者号、水手号、太阳神号、旅行者号、海盔号等行星与行星际探测器及彗星探测器。近年又研制和发射了火星勘测者号和火星探路者号探测器。3

先驱者号探测器先驱者号探测器是美国行星与行星际探测器系列中的一个系列。从1958年10月到1978年8月共发射了13个，主要任务是探测地球与月球之间的空间;金、木、土星等行星及行星际空间;月球周围的环境;行星际空间的辐射、磁场以及太阳活动等。

先驱者1号至9号的质量为27一67kg,工作寿命约6个月。前4个探测器仅获得部分成功。先驱者号探测器曾拍摄到喷壶喷水状的太阳风图像，发现地球磁场向阳面受太阳风压缩，另一侧则延长达数百万公里。其中先驱者7号首次在月球以远观测磁尾，测量了距地球远560万公里的泪珠状磁尾。
1972年3月3日和1973年4月6日分别发射了先驱者10号和11号探测器，主要探测了木星、土星和它们的卫星(木卫和土卫)。10号于1973年12月飞近木星，行程10亿公里，向地球发回了300多幅木星和木卫的照片，10号探测器利用木星引力场加速，使其飞上土星，还利用土星引力场加速，在1986年10月越过冥王星的平均轨道，成为第一个飞出太阳系的航天器。11号于1974年12月在木星附近飞过，1979年9月1日飞过土星附近，探测到了F.G两
个新环，G环与土星中心的距离为60一90万公里，发现土星幅射带强度远低于地球幅射带强度。10号和11号上各携带一张画有图案的镀金超质标志牌，作为对地球外的文明探索的标志。
1978年5月和8月分别发射了先驱者—金星1号、2号探测器，进入绕金星的轨道后，利用微波遥感拍摄了金星背面的图像。2号远在绕金星的轨道上释放了4个锥形金星大气探测器，分别从A个方向降落在金星表面，探测中发现金星云中有大量的二氧化碳和硫酸。3

水手号探测器水手号探测器是美国行星与行星际空间探测器系列中的一个系列，主要任务是探测金星、火星及其周围的空间环境。从1962年7月至1973年11月共发射了10个水手号探测器，其中:3个飞向金星，2个成功;6个飞向火星，4个成功;另一个是对金星和水星进行双星观测，成为第一个双星探测器。

水手号探测器外形呈八角形，有4个太阳电池翼，用百叶窗控制温度，用高压气体喷管控制姿态。水手4号装有电视摄像机，从火星附近向地球发回了火星的详查图像，每幅图像由20.02万个像素构成，根据图像鉴别出火星约有300个火山口。水手6号和7号发回的火星地形图质量更好，每幅图像由70.4945万个像素构成，能清晰地辨认出火星表面的浸蚀，火星的南半球是“乱石堆’的地形。水星7号的探测发现火星的南极区有由水冰和干冰(固态C02)形成的雪堆，这已被后来的探测进一步证实。水手9号成为绕火星的人造火星卫星，绕火星运行了90天，用高分辨率的相机拍摄了火星70%表面的照片，在靠近北极冠附近发现了太阳系中已知的最大火山口。水手10号是金星和水星的双星探测器，1974年2月5日在距金星5300km处飞过，借助金星引力场飞向水星，每6个月向水星靠近两次。3

海盗号探测器海盗号探测器属于美国的火星探测器系列，是水手号探测器的改进型，主要任务是探测火星上有无生命存在，并探测火星地貌，研究火星大气和地震活动。进而研究地球与太阳系的演变。
海盗1号、2号探测器分别于1975年8月20日和9月9日发射,1号于1976年6月19日进入火星轨道，其着陆舱于7月20日软着陆在火星上的普拉尼蒂亚平原,11月2日开始工作。海盗2号的着陆舱于1976年9月3日软着陆于火星上的乌托匹亚平原,11月18日开始工作。这两个海盗号探测的结果表明:火星上没有任何生物存在的迹象，也未测出火星上有任何有机分子。海盗I号、2号的轨道舱还对火星的卫星火卫1号、火卫2号进行了观测，并拍摄了50幅照片。3

旅行者号探测器旅行者号探测器是美国行星与行星际探测器的一个系列，主要任务是较详细地探测木星及其卫星、土星及其卫星和土星环。
旅行者2号和1号分别于1977年8月和9月发射，旅行者1号于1979年3月5日在距木星27.8万km处越过木星，信号传输到地球约需37分钟。1号发现木卫1上至少有6座活火山，以1600km/h的速度喷射;发现木卫4上的环形山比木卫3上多;观测到了厚约30km的木卫环和火红斑;通过探测器上的紫外分光仪测出了木卫环面发出的远紫外辐射;还发现了木卫14,15,16三颗木星卫星。3

彗星探测器这是探测和研究彗星的空间探测器，主要任务是探测与研究彗星的本质及其组成成份，进而了解太阳风的物理性质和化学成份。
彗星探测器上装有电视摄像机、中子分析仪、离子质量分析仪、等离子体观测仪、侧光仪等探测设备，用以探测彗尾中的等离子体密度、温度和重离子特性等。装有变轨发动机，用以改变探测器的轨道，以便拦截彗尾，达到直接探测彗尾的目的。3

前苏联的行星与行星际探测金星号探测器金星号探测器是前苏联的行星与行星际探测器系列中的一个，主要任务是探测金星及其周围的空间。1961年2月12日，发射了金星1号探测器，到1983年6月7日，共发射了16个金星号探测器，其中2个飞过金星，4个飞抵金星表面(硬着陆)，其余10个实现了在金星表面的软着陆。4

火星号探测器火星号探测器是前苏联行星和行星际探测器系列中的一种系列，主要任务是探测火星及其周围的空间。从1962年11月至1973年8月，前苏联共发射了7个火星号探测器，其中2个探测器的轨道舱飞越火星，2个轨道舱越过火星后进入日心轨道，另3个轨道舱进入绕火星的轨道，成为人造火星卫星。探测器的着陆舱往火星表面硬看陆，2个着陆舱在火星表面软着陆。

火星号探测器由轨道舱和着陆舱组成，轨道舱内装有探测器的主要系统与设备，着陆舱内除了包括动力装置、大降落伞等在内的着陆系统外，还装有在着陆舱逼近火星时探测火星的仪器设备。探测器在发射过程中即对地球外的大气层进行测量;在向火星飞行中探测行星际空间环境;在接近火星时，从不同高度观测火星表面;着陆舱软着陆于金星表面后，探测火星的物理特性和化学特性，测量的数据及电视图像均通过轨道舱的数据传输系统发回地球。4

探测器号探测器探测器号探测器也是前苏联空间探测器系列中的一个系列，是多用途的，包括探测月球、月一地空间、行星际空间、火星周围空间等，还进行了航天器返回技术等的试验。其飞行程序是首先被送入停泊轨道，然后起动末级火箭，使探测器飞向行星际空间或行星、月球。1964年4月至1970年10月共发射了8个探测器号探测器，有4个着陆舱返回地球，6个向地面发回了地球、月球的黑白和彩色照片。4