簡介
星河燦爛,深空路遙。當第一顆人造衛星進入地球軌道飛行之後不久,人類向地外星球進軍就提上了日程。現在,人類製造的宇宙探測器不僅為類登上月球開闢了道路,而且已經遍訪了太陽系的各大行星,同時正在向太陽系外更遙遠的星球跋涉。人類對深空的探索和研究,具有重要的科學價值和社會影響。首先是利用航天技術的優勢,更加全面地了解和認識日地空間環境,例如考察高空輻射帶,宇宙射線,太陽風等對地球上生態的影響;其次,開發太陽系資源,在月球,火星上建立永久性空間基地,甚至為向這些地外星球移民創造條件;再次,通過對各大行星形成的研究,考察地球形成的歷史,探索生命的起源,同時發現更多的新天體,揭開宇宙演化的奧秘,尋覓宇宙人的蹤跡等等。第一個月球探測器進入太空30多年以來,人類已經有計畫,有步驟地對太陽系各個天體進行了廣泛考察,獲得了極其豐富和寶貴的資料,加深了人們對太陽系空間的認識,甚至改變了過去長期建立起來的舊觀念,並為進一步征服太陽系創造了條件。
深空探測首先從飛往月球開始,然後擺脫地球的束縛,向地球的近鄰金星和火星進發,在週遊太陽系後進入更加廣闊的宇宙世界。最初,宇宙探測器只是小心翼翼地掠過這些天體,在軌道上對其周圍的環境窺視,隨後便大膽地採取硬著陸和軟著陸方式降落到天體上實地考察,像月球,金星,火星上都已留下過探測器的足跡。
月球是人到深空探訪的第一個目標。通常,月球探測器由地面發射升空後,先進入圓形停泊軌道;然後,探測器再加速進入地月轉移軌道,這時軌道以地心為焦點的圓曲線;月球探測器沿著轉移軌道逕直飛抵月球附近,進入月球引力作用範圍,此時軌道形狀轉為以月心為焦點的雙曲線;探測器再利用制動火箭減速飛行,使雙曲線軌道變為橢圓軌道繞月球飛行,最後到達月球。月球探測器從地球飛到月球的時間,按這條軌道飛行一般需要5天。
原因
因為從地球飛往行星的路途遙遠,火箭不能帶更多的燃料,必須儘可能節約燃料,選擇一條飛往行星的捷徑。1925年奧地利科學家霍曼(W·Hohmann)首先提出飛向行星的最佳軌道只有一條,就是與地球軌道及目標星軌道同時相切的雙切式橢圓軌道。這條最佳軌道叫霍曼軌道。它利用地球和行星的公轉運動,使探測器僅在初始階段得到必要的速度,然後大部分時間是慣性飛行,這就節省了燃料,只是飛行的時間較長。如果從地球起飛的初速度大約每秒11.5千米,那么沿著這條軌道飛往金星,單程需要約146天;如果從地球起飛的初速度為每秒11.6千米,則單程飛往火星需要259天左右;飛往水星的初速每秒14.2千米時,單程大約需1000天。如果要飛往土星,需2200天;飛往天王星要5800天;飛往海王星要13000天。這只是以目前火箭技術達到的水平而言。將來如果研製成性能更好和推力更大的火箭,如採用原子火箭,光子火箭,則可中途加速,或接近直線飛行,就會縮短星際航行的時間。
迄今,各種宇宙探測器已先後對月球,水星,金星,火星,木星,土星,天王星,海王星,冥王星,哈雷彗星以及許多小行星,衛星進行了距離或實地考察,獲得了豐碩的成果。像金星終日蒙上的一層密霧濃雲及溫暖世界,火星上的所謂人工運河和生命存在之謎,土星的奇異光環和衛星家族,最大的木星及其極光景觀等,通過探測器的探訪,大都陸續尋覓到了答案,而且不斷獲得新的發現,在人們面前展現出一幅嶄新的太陽系面貌。現在,先驅者11號和旅行者2號探測器經過10年的漫長旅途,在造訪眾多行星之後,已經飛到了太陽系的邊緣。它們肩負著人類神聖的使命,奔向更加遙遠的恆星世界。形形色色,多姿多采的宇宙探測器必將在探索太空,開發宇宙中建立新的功績。