麥哲倫號

麥哲倫號

麥哲倫號(Magellan probe)是美國國家航空航天局發射的的金星探測器,以葡萄牙探險家斐迪南·麥哲倫命名,計畫主要是研究金星的環境與大氣層,也是航海家1號於1977年發射之後,NASA發射的首顆行星探測器。

基本信息

簡介

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麥哲倫號是迄今為止最先進最成功的金星探測器。1989年5月5日,在美國甘迺迪航天中心由“亞特蘭蒂斯”號太空梭攜帶升空。當太空梭飛越太平洋上空時,“麥哲倫”號從太空梭貨艙內施放出來,約1小時後,推力達近4萬公斤的兩級“慣性頂級”火箭將其送上前往金星的軌道。“麥哲倫”號是美國11年來發射的第一個從事星際考察的探測器,也是從太空梭上發射的第一個擔負這種任務的探測器。

麥哲倫號是由海盜號、旅行者號、伽利略號以及尤里西斯號等多種探測飛船的零件組合而成。重3365千克,裝有一套先進的電視攝像雷達系統,能透過厚實的雲層測繪出金星上一個足球場大小的物體圖象。它經過462天的太空飛行,於1990年8月10日飛臨金星,每隔40分鐘向地球傳回測得的數據和拍攝的照片。麥哲倫號探測器首次獲得第一張完整的金星地圖,對研究認識金星上的地質地貌,提供了形象的資料。

麥哲倫號每3小時9分鐘繞金星一周,在243天(一金星日)內就能測繪金星絕大部分地區。它使用的主要儀器是綜合口徑的雷達。麥哲倫號有一個直徑為3.7米的碟形雷達天線,每秒發射出數以千記的雷達脈衝,再從地面反射回來。除此之外,麥哲倫號還攜帶著高度計,以它來測出地貌特徵的高度,誤差約為30米。

考察任務

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“麥哲倫”號探測器的主要考察任務是:更多地了解金星的地質情況,如表面構造、電特性等,並加以分析,研究火山和地殼構造以及形成金星表面特性的原因,更多地了解金星的物理學特性,主要是其密度分布和金星內部的力學特性,進一步了解金星表面物理學方面的知識。

“麥哲倫”號探測器科學考察要進行幾項實驗項目:

1.使用高解析度的雷達,在243天(金星自轉一周)的飛行中,對90%的金星表面連續成像;

2.測量金星表面高度的外形,繪製金星全球地形圖,其解析度相當於合成孔徑雷達距離鑑別力;

3.確定金星重力場的特性。

構造性能

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“麥哲倫”號探測器是一個採用三軸穩定的太空飛行器。其運行中姿控制所用的電能與動能均由一對太陽能電池帆板和3個陀螺迴轉的動量輪來提供。從外形上看,探測器的頂部是推進系統,主要是球形固體火箭。中間是多面稜柱體的儀器艙,其表面裝有溫度控制窗以及掃描器、平衡航等,兩個短形的太陽電池能帆板如同兩把扇子插在探測器的“腰間”;探測器的底都是大型拋物面形的高低頻增益無線。

探測器上的電力由二個太陽電池能帆板和二個鎳一幅電池組提供,二個太陽能電池帆板田面積總計約12.6平方米,它始終朝向太陽,在太空飛行器對金星探測時,可提供1029瓦的電能。推進系統採用星-48型固體火箭發動機,它可為探測器進入統金星軌道提供動力。星-48型發動機總重約1820公斤,推進劑重約1718公斤,殼體重102公斤,裝藥比為0.94。

為適應不同推力的需要,發動機可以調整裝藥量及其性能,裝藥量可以增加15%,推力可達約7000公斤。發動機採用金屬外殼,三向編織碳-碳纖維噴管,真空比沖約為292秒。另外,該發動機具有“一機多用”的特性,當它作為太空梭的“輔助推進艙”時,可將1052公斤重的衛星從傾角28.5度,高度為296公里的初始圓形軌道送入傾角27度、高度為296×35786公里的橢圓形轉移軌道,如增加發動機裝藥,還可把衛星的重量增加到1247公斤。

“麥哲倫”號探測器上採用了先進的合成孔徑雷達,主要作用是成像,但也進行輻射測量等,其特點是精度高,可以360米以上的解析度測繪金星,這樣高的精度是以往探測金星的太空飛行器所沒有的。其掃描寬度25公里,高頻增益無線直徑為3.7米,該天線的作用是或供合成孔徑雷達使用;或用於向地球傳送數據。雷達系統重163公斤(無線除外)。該雷達系統由休斯飛機公司製造。

此外,探測器上還裝有一台測高儀,也使用高解析度測量金星。此外,探測器上還攜帶有備用系統,萬一出了差錯,其備用的合成孔徑雷達,低頻增益天線以及計算機軟體將重新調整並核查探測器系統,為了保證探測器安全可靠,其上還安裝了兩種星載錯誤保護系統裝置,一種用於針對姿態控制,一種用於針對除姿控外的各種錯誤。姿控監測系統進行的全系統“健康”檢查能查出造成反常現象的原因,並能確定補救方法。其它故障則由“麥哲倫”號指令與數據系統中的計算機軟體作個別處理。

探索過程

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1994年10月12日,被譽為最成功的星際探測飛船“麥哲倫” 號金星探測器10月12日與地面失去最後的無線電通信聯繫,在過去的5年5個月時間內一直跟蹤這艘無人駕駛宇宙飛船運行的美國科學家為此而在手臂上戴上了黑紗。

美國航空航天局下屬的噴氣推進實驗室隨即宣布,“麥哲倫” 號發出的最後信號於格林尼治時間當天10時02分抵達地面,對其進行的無線電監聽此後還持續了8個小時。顯然是因為探測器上太陽能電池輸出電壓過低的緣故,無線電電裝置已無法維持工作狀態。

儘管探測器的實際狀況已經無從獲知,但根據其飛行軌跡測算出的結果顯示,“麥哲倫”號還在飛行,但是高度不斷降低。最終將在金星大氣壓力的作用下分裂成數塊碎片,最早於14日落到溫度高達攝氏500度的金星表面上。

“麥哲倫”號自1989年5月由太空梭釋放進入太空並於次年8月接近金星以來,已圍繞該行星飛行15018周,運用能夠透視金墾雲層的先進雷達對其百分之九十八的地貌全景進行了測繪,發回的數據在數量上超過此前其他探測器發回數據的總和。

鑒於已經無法把這一耗資8億多美元的探測器回收到地面上,科學家昨天5次遙控啟動“麥哲倫”號的助推發動機,使其從相距金星表面大約135公里的近圓形軌道轉入到逐漸落向金星表面的弧形軌道,作最後的航天飛行器械空氣動力學實驗

一方面,科學家希望通過測定“麥哲倫”號在遭遇由二氧化碳和硫酸氣體構成的金星大氣時承受的扭矩大小,確定金星大氣二氧化碳層的厚度,幫助研究地球大氣二氧化碳含量增加是否也會形成類似金星那樣不適於生命形式存在的氣候。

另一方面,藉助於把“麥哲倫”號上兩塊5.8米長太陽能電池板由原先的雙翼形狀變成了雙葉螺鏇槳形狀、進而延緩其下降過程,科學家可望找到一種方法,來延長今後發射的星際探測飛船的飛行時間。

對於失去這樣一艘在飛行最後階段都為人類空間探測事業作出貢獻的宇宙飛船,美國航天局的科學家不無惋惜之情。噴氣推進實驗室的工作人員向新聞界承認,這是一個令人傷感的時刻。不過,傷感之餘,他們還為“麥哲倫”號之行的圓滿成功感到興奮。

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