資料來源：CCTV

2000年10月18日

茫茫宇宙充滿了神奇的色彩，千百年來，多少人嘔心瀝血，企盼撩開 其神秘面紗，終因茫茫大氣層的阻隔而無法實現。 20世紀出現的航天技朮改變了這一切，人類終于沖破了地球大氣層的 束縛，把科學探測儀器送上月球或其他行星乃至太陽系外明察暗訪， 甚至進行了載人實地考察。 擁抱月亮 天空中除了太陽之外最亮的就是月亮了。古往今來，數不清的文學家 對著月亮傾注了大量的筆墨，嫦娥奔月就是一個家喻戶曉的神話故事 。那么，月亮究竟是什么樣的呢？那里有庄嚴雄偉的廣寒宮、高大的 桂樹和仙人嗎？ 人類在掌握航天技朮后，第一個拜訪的地外星球就選擇了月亮，這主 要是因為月亮是離地球最近的天體，探測它比較容易，而不是去那里 領略無限美妙的風光。實際上月亮上的世界是一個沒有生命的不毛之 地。 探測月亮有什么意義呢？剛開始是好奇，后來發現它能使人類大大提 高對宇宙的認識，包括認識太陽系的演化及其特性，了解空間現象和 地球自然系統之間的關系，并由此了解人類在宇宙中的位置和作用。 在探月過程中不僅可以揭示科學奧秘，還能帶動其他領域的科技發展 。60年代，美國“阿波羅”載人登月計划的實施，就導致美國產生了 超大型高強度和耐高溫材料、新型計算機、遙控作業等一大批高度發 達的工業群體，后來該計划的許多成果又轉移到民用，帶動了整個科 技發展與工業繁榮。 此外，月亮上有丰富的資源，尤其是在它表面含有大量的氦－3。這 種在地球上很難得到的物質，可作為核聚變反應的燃料，提供便宜、 無毒、無放射性的能源，其貯量可滿足目前世界能源需要達1000年左 右。月岩中，氧占40％，它可用作探測器的推進劑和生命保障系統的 供氧源。 由于月亮比地球穩定得多，且沒有厚的大氣層，因而還可作為對其他 星球探測和研究的平台，是進行天文物理學實驗和觀測的理想場所。 為此，從1959年1月2日，蘇聯發射世界第一個無人月球探測器“月球 －1”開始，美蘇等國家竟相發射了許多形態各異的月球探測器，它 們主要以4種方式對月球進行探測：一是在月球近旁飛過或在其表面 硬著陸，利用這個過程的短暫時間探測月球周圍環境和拍攝月球照片 ，蘇聯的“月球－3”探測器就是以這種方式發回了第一批月球表面 的照片。二是以月球衛星的方式取得信息，該方式能有較長的探測時 間并獲取較全面的資料，美、蘇、日都發射過不少人造月球衛星。三 是在月球表面軟著陸，可拍攝局部地區的高分辨率照片和進行月面土 壤分析、月震測量等，美國勘測者系列探測器（共7個）曾陸續在月 球表面軟著陸，詳細調查月球表面情況，為“阿波羅”載人登月挑選 取理想的著陸點。四是載人或不載人探測器軟著陸后取得樣品返回地 球進行實驗分析，美國在60－70年代成功發射過6艘“阿波羅”載人 登月飛船，他們在月球上一共停留了近280小時，足跡達100公里，帶 回月岩樣品約440公斤，是本世紀最偉大的壯舉，大大提高了人們對 月球的認識。 第一個踏上月球的人是美國航天員阿姆斯特朗，他于1969年7月21日乘 “阿波羅－11”飛船降落到月球后率先走下登月艙，在月球上邁出了 人類的第一步。在后來發射的載人登月飛船上有的還帶有月球車，車 上有許多科學儀器，航天員駕駛它在月球上行走，主要用于擴大航天 員的活動范圍和減少體力消耗。 60－70年代的月球探測，獲得了極其丰富的信息，改變了過去基于地 面觀測所形成的許多傳統觀念，把人類的視野伸向宇宙深處。進入90 年代，月球探測熱潮再次興起，日、美相繼發射了月球探測器，其目 的是向21世紀建立月球基地，開發月球資源做准備。 未來的月球探測將以國際合作方式進行，并且把科學探索和經濟利益 相結合。 火星，你好！ 在晴朗的夜晚，當你抬頭仰視星空世界時，你可曾想過，地外星球是 否也有生命？在太陽系的九大行星中，火星是離地球最近且最為相似 的一顆行星，人類對它一直十分感興趣。 1962年11月，前蘇聯發射了世界第1個火星探測器，但它在半途失蹤。 美國“水手－4”探測器是第1個成功飛掠火星的探測器，它于1965年 7月15日從距火星10000公里處拍攝了21幅火星照片，發現火星上存在 大量環形山，火星大氣密度只有地球的1/100，那里無輻射、磁場和水 。 1972年1月3日，美國“水手－9”探測器成為第一顆繞火星軌道運行 的人造火星衛星。它成功拍攝了火星的全貌及火星衛星的照片。 美國“海盜－1、2”著陸器分別于1976年7月和9月在火星表面軟著陸 。它們用所攜帶的精密儀器分析了火星土壤，測量了風速、氣壓和溫 度，并確定了火星的大氣成份。探測結果表明，在所著陸的區域里沒 有生命。 1997年7月4日，美國“火星探路者”探測器在火星表面著陸。它首次 使用所攜帶的6輪遙控火星車在火星上行駛，實現了對火星較大范圍 的移動考察，取得了重大成果。例如，發回了火星360°彩色全景照片 ，找到了一些支持“火星生命之源”的証據。這次探測費用只是當年 “海盜”探測器計划的五分之一，它表明，更快、更好、更便宜的新 探測方針是可行的，為未來的行星探測開辟了美好前景。 1998年12月和1999年1月，美國又先后發射了“火星氣候軌道器”和“ 火星極地著陸器”，但因故障均中途夭折。今年8月10日，美國宣布， 將在2003年6月發射兩輛火星車，一輛到平坦安全區，另一輛在危險地 區著陸。 本世紀的火星探測已經歷了派探測器掠過火星、發射人造火星衛星、 讓探測器在火星表面軟著陸、用火星漫游車在火星表面移動考察四個 階段。21世紀還將發射無人或載人火星探測器到火星上去取樣，然后 返回地球進行分析。 探測火星有助于弄清太陽系乃至生命的起源和深化，認識地球環境的 形成過程。各個行星處在演化進程的不同階段，具有不同的特征，了 解研究它們，對深刻認識地球及太陽系均有重要作用。例如，通過研 究火星大氣的演化和水的消失過程，分析火星大氣稀薄寒冷而金星大 氣卻稠密熾熱的原因，可正確認識和把握地球環境的變化勢。 火星探測還有助于開拓人類生存的新空間。 行星之旅 除了向火星發射探測器外，人類還把無人探測器“派往”金星、木星 、土星等行星。它們有的是“走馬觀花”，多星聯游，有的則是“登 門專訪”。由于行星探測器能克服大氣層的阻隔和大大縮短探測距離 ，因而可深入研究行星和行星際，打開了天文學發展的新局面。 當然，研制和發射行星探測器比搞人造地球衛星更難，因為行星探測 器必須獲得11.2km/S的速度（第二宇宙速度）才能克服或擺脫地球引 力，實現深空飛行。目前，行星探測器大多是沿最小能量航線飛往其 它行星，它的出發日期要隔几個月甚至几年才有 1次，返航也是如此 ，不是什么時候都行，需在火星上等待几百天直至火星運行到地球前 75°時才能離開火星，所以要進行載人火星探測要解決大量技朮問題。 另外，行星探測器的控制、導航、電源和通信等也十分復雜，尤其是 外行星探測器，由于飛行時間長，距離太遙遠，所以必須使用空間核 電源。 金星是離地球最近的一個行星，有人說金星是地球的過去，火星是地 球的未來，因而人類對這兩個行星探測最多。雖然金星和地球很相似 ，但它有一些與地球迥然不同的奇特現象，例如，其自轉周期比公轉 還長，且是反方向逆轉，科學家對此很感興趣。 從1961年至今，探測過金星的探測器有蘇聯的“金星1－16”“維加 －1、2”、美國的“水手－2、5、10”、“麥哲倫”探測器。1967 年10月24日，“金星－4”與金星交會后，准確地向金星表面投放了 一個著陸艙，并在穿過比地球大氣密近百倍的金星大氣過程中（共 94分鐘），送回首批金星的現場實測資料（溫度、壓力等）。從70 年代起，美蘇的金星探測進入第二階段。1970年12月15日，金星－7 探測器首次實現了在金星表面的軟著陸，發回了金星表面資料及金 星大氣內部情況。美國的“水手－10”探測器是第1個探測金星和水 星的雙星探測器，它于1974年2月飛到金星附近，探測后又借力飛往 水星。目前在金星軌道上運行的是“麥哲倫”探測器，它是1989年5 月4日升空的，載有合成孔徑雷達等設備，繪制了金星表面地形圖。 木星是九大行星中最大的一顆，并有16顆衛星，很像微型太陽系，故 科學家認為，了解它有助于揭開行星系統的起源之謎，找到太陽系形 成和演化的模型。第一批訪問木星的是美國“先驅者－10、11”兩個 探測器，它倆是采用在行星際漫游方式進行探測的多面手，先后探測 了木星、木星的衛星、土星和土星的衛星等。1973年，“先驅者－10 ”在距木星13000公里處穿過木星云層時拍攝了世界第一張木星照片。 在探測了木星、土星和冥王星后，“先驅者－10”又飛離太陽系（19 86年），成為第一個進入恆星際空間的人造航天器。它在經歷了25年 、1010公里的宇宙航行后，于1997年3月完成探索使命“先驅者－11” 在探測了木星、土星和海王星后，也飛出了太陽系。 1977年8月和9月分別升空的美國“旅行者－1、2”是訪問木星的第二 批“使者”，它們帶有更先進的觀測儀器，首次觀測到了木星背陽面 的極光及木星的大紅斑等。其中“旅行者－2”不但對木星和土星進 行了探測，還首次對天王星和海王星進行了探測，完成了四星聯游的 壯舉。“旅行者－1、2”最后也分別飛出太陽系。 上述探測器沒帶著陸艙，是在飛越木星和土星等行星時從很遠距離進 行探測，所以圖像清晰度差，探測時間短，數據不全面。為解開木星 之謎，美國又于1989年10月18日發射了世界第一個木星專用探測器“ 伽利略”。它由軌道器和子探測器組成，其中子探測器于1995年7月 13日與軌道器分離，同年12月7日進入木星大氣層，考察時間75分鐘， 這是人類首次在原位測量木星大氣。軌道器在1995年12月抵達木星軌 道器后，繞木星飛11圈，并飛臨木星中3顆最大的衛星，對它們進行 近距離探測，原定于1997年12月前后墜入木星大氣層燒毀，但后來又 延長了飛行時間。其對木星的觀測距離比“旅行者”近20倍，發回照 片的清晰度比“旅行者”高20－100倍，所探測的結果與科學家的推 測有許多不同。它使人類首次完整地觀察到木星及其衛星和磁場，是 本世紀最重要的行星探測活動。 土星很美，腰部纏繞著絢麗多彩的光環，且與木星一樣，本身保留著 大量太陽系形成時的原始物質，所以對它進行探測有助于認識太陽系 的形成和發展史，對認識地球自身大氣的進化也很重要。1979年，“ 先驅者－11”為土星拍攝了第一張近距離照片，并發現了新的土星衛 星和土星環。此后，“旅行者－1、2”又先后探測了土星，大大加深 了對土星的了解。1997年10月，由美國和歐洲合制的世界第一個土星 專用探測器“卡西尼”升空。它與“伽利略”木星探測器相似，由軌 道器和子探測器組成，其中軌道器帶有12台科學儀器，子探測器帶6 台儀器，在2004年7月抵達土星軌道后，子探測器被釋放到土星的最 大衛星上進行探測，而軌道器在4年工作壽命中，除繞土星飛行60圈 外，還探測了土星的數顆衛星。 深空散步 航天技朮的發展，使天文台插上了強有力的翅膀，在宇宙中任意翱翔 ，不僅能到月球和行星上去“串門”，還可以走近小行星、彗星、日 地空間“觀光”。 研究小行星對了解太陽系的形成和演化有特殊意義，其中可能有太陽 系形成過程中殘留下來的原始物質。美國于1996年2月17日發射了一個 叫“近地小行星會合”（NEAR）的探測器，它分別于1999年和2000 年接近一顆叫“愛神”的433號小行星，然后繞“愛神”的軌道運行 10個月，最后著陸取樣。 慧星上也可能保留太陽系形成時的原始物質，可為我們提供了解太陽 系早期歷史的線索。探測慧星的本質及其組合可了解太陽風的物理化 學性質和化學成分。為此，人類已發射了多個慧星探測器，它們主要 用于探測哈雷慧星。慧星探測器上一般裝有攝像機、中子分析儀等設 備，用以探測慧尾中的等離子體密度、溫度等，其上的變軌發動機用 于改變探測器的軌道，以便攔截慧尾，達到直接探測慧尾的目的。美 國于1999年2月8日發射“星塵”號慧星探測器，它于2004年1月飛抵“ 荒野－2”慧星附近，在距它100公里處收集星際塵埃，并攜回地面分 析。 太陽是地球的母親，為人類提供光和熱，因此深入了解太陽的活動規 律，尤其是太陽黑子和太陽風等現象，意義重大，直接影響人類生活 。所以，從60年代以來，世界上一些國家發射了不少觀測太陽的探測 器，它們可分為几類，例如近地軌道上的觀測，空間站上的航天員就 拍攝了大量太陽照片，發現了許多新現象，為研究太陽耀斑起源和特 性等提供了珍貴資料﹔從月球上觀測，那里沒有大氣和磁場的阻擋， 美國“阿波羅”載人飛船登月后曾在月球表面上安裝了收集宇宙線和 太陽風的儀器﹔使用太陽探測器，它可在靠近太陽的行星軌道上更清 楚地觀測太陽，美國“尤里塞斯”太陽探測器于1994年9月飛越了太 陽南極，首次近距離考察了太陽磁極，1996年9月它又飛越了太陽北 極，首次拍攝到太陽系磁場的結構圖片，大大丰富了人們對太陽的認 識﹔在太陽峰年發射研究太陽的衛星，從1996年起，美、日、歐開始 聯合實施“國際日地計划”（ISTP），目的是研究日地空間從太陽表 面，經過日冕、行星際、磁場直至地球上 層大氣所產生的各種物理現象。該計划擬發射20個不同探測器，現已 有“風”、“極”、“日光層觀測台”等探測器升空，并取得顯著成 果。今年7－8月，歐空局又發射4顆名叫團星－2的太陽觀測衛星。人 類還在研制衛星太陽能發電站。 為了調查地球以外的天體是否存在生物，20世紀人類用探測器還進行 了許多地外生物和地外文明的探測。例如，“先驅者－10、11”和“ 旅行者－1、2”四個探測器均攜帶了反映人類在宇宙中的地位和人類 文明現狀的信息，飛出太陽系去尋找知音。（中國科技）