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探测木星大气层和木卫1的科学研究

【摘要】:“伽利略”号探测器向木星发射的木星大气探测器重339千克,于1995年12月7日飞进环境恶劣、飞速旋转的木星大气层,执行一次有去无回的探测任务,首次实现了人类对外太阳系大行星的实地大气测量。12月7日,在木星大气探测器进入木星大气层的同时,轨道飞行器则掠过多火山的木卫1,并抓拍了被认为是最清晰的图像。

“伽利略”号探测器在经过大约36亿千米和长达6年多的空间旅行后,于1995年7月到达木星轨道,随后释放的木星大气探测器以预定的角度进入木星大气层,顺利完成了飞向木星的艰难任务,同时,轨道飞行器开始了对木星为期两年的探测活动。

“伽利略”号探测器向木星发射的木星大气探测器重339千克,于1995年12月7日飞进环境恶劣、飞速旋转的木星大气层,执行一次有去无回的探测任务,首次实现了人类对外太阳系大行星的实地大气测量。木星大气探测器以高于每小时170000千米的速度冲入木星大气层,减速度力相当于地球重力强度的230倍。在减速过程中,一个热防护罩保护了探测器的科学仪器,其后,一个巨大的降落伞打开以保障探测器缓慢而受控下降。虽然大气探测器在木星云端下方130~160千米运行,但仅能探测到木星大气层上部很小一部分。该探测器的任务是探测稀薄而炽热的大气层的1/5。在木星大气层更深处,温度和压力变化太大,影响仪器的正常工作。在130千米的深处,大气压力超过地球压力的20倍,尽管仪器设计的很先进,但不得不向恶劣环境屈服。美国国家航宇局证实,该探测器在向木星大气层内下降约640千米,在被20倍于地球大气压力的木星大气压力摧毁之前,向地球传送了大约57分钟的数据(比预计的时间缩短了18分钟)。首先它把获得的数据传送到位于其上方20多万千米的轨道飞行器上储存,然后传送回地球。与此同时,轨道飞行器已进入环绕木星的椭圆轨道。

12月7日,在木星大气探测器进入木星大气层的同时,轨道飞行器则掠过多火山的木卫1,并抓拍了被认为是最清晰的图像。和我们熟悉的月亮一样,一些木星的卫星被撞击坑所覆盖,陨石在那里撞入地面。而木卫1被数百个连续向外喷出火山喷射物的火山口所覆盖,据分析,每100年可将木卫1覆盖一遍。一部分火山喷发物被强有力的木星磁场所捕获。令人惊异的是,木卫1火山喷发产生的是充满等离子气体环的被电离的材料。等离子气体环是木星磁场的—个小的组成部分。轨道飞行器还花费了若干天时间深入到木星的辐射带。伽利略”号探测器的工程师们一直非常关注该辐射带对航天器的影响。该辐射带是由高速运行的带电粒子组成,并处于木卫1轨道附近,它的能量足以致人于死地。美国航宇局的科学家们在1995年12月10日收到“伽利略”号轨道飞行器从37亿千米以外的太空发回的第一批木星数据,使人类第一次有机会看到庞大的木星的特写照片。科学家们根据发回的数据首次测定这颗巨大星球的大气层特性,如大气构成、气候和大气形式等。伽利略号轨道飞行器第一次向地球发回总共57分钟的探测数据,这些数据的传输一直持续到1995年12月13日。57分钟的数据,地面接收站直到1996年2月才全部收回。