什么是太空探测器?
太空探测器是从地球发射到外太空进行探索的无人航天器。与载人航天器不同,探测器不携带宇航员——它们由地球上的科学家通过无线电信号控制。太空探测器携带摄像机、传感器和科学仪器,用于收集有关行星、卫星、小行星和太空中其他天体的信息。它们将数据发回地球,让科学家能够研究那些距离太远或对人类来说太危险而无法亲自前往的地方。自20世纪60年代以来,太空探测器已经访问了我们太阳系中的每一颗行星。
太空探测器由强大的火箭发射升空,火箭将它们推送到超出地球引力的范围。进入太空后,探测器使用小型推进器来调整方向和速度。许多探测器利用行星的引力将自己弹射到更远的太空,这种技术叫做引力助推。太阳能电池板或核电池为探测器的仪器供电并与地球通信。探测器上的无线电天线向地球上的大型碟形天线发送信号,尽管这些信号以光速传播,来自遥远探测器的消息仍可能需要数小时才能到达。
多个太空探测器被送去研究水星、金星和火星——与地球一同距太阳最近的行星。美国宇航局的水手10号是1974年第一个访问水星的探测器,而信使号探测器从2011年到2015年绕水星轨道运行。金星已被许多探测器探索,包括苏联的金星系列任务,这些任务实际上在金星炙热的表面着陆。火星是被探索次数最多的行星,火星勘测轨道飞行器等探测器从轨道上拍摄详细照片,而好奇号和毅力号等火星车则在地表行驶。
旅行者1号和旅行者2号探测器是有史以来最著名的航天器之一。它们于1977年离开地球,访问了木星和土星,发回了这些巨行星及其卫星的首批近景照片。旅行者2号继续前行,于1986年访问天王星,1989年访问海王星,成为唯一访问过这两颗遥远冰巨星的探测器。两个旅行者探测器现在都已飞越我们太阳系的边缘,进入星际空间。旅行者1号距地球超过150亿英里,是宇宙中距地球最远的人造物体。
气态巨行星木星和土星已被多个专用探测器研究。伽利略探测器从1995年到2003年绕木星轨道运行,甚至向木星厚厚的大气层中投放了一个较小的探测器。美国宇航局的朱诺探测器于2016年抵达木星,并继续研究该行星的强大风暴,包括大红斑。卡西尼探测器从2004年到2017年花了13年时间绕土星轨道运行,发现了土星卫星恩克拉多斯喷出的水冰间歇泉。卡西尼号还携带了惠更斯着陆器,于2005年降落在土星最大的卫星土卫六上——这在当时是有史以来距地球最远的着陆。
太空探测器还访问了我们太阳系中一些较小的天体。欧洲航天局的罗塞塔探测器经过十年的旅行,于2014年降落在一颗名为67P的彗星上。日本的隼鸟2号探测器从小行星龙宫采集了样本,并于2020年将其带回地球。美国宇航局的OSIRIS-REx探测器对小行星贝努做了同样的事,于2023年将样本带回地球。这些任务帮助科学家了解数十亿年前太阳系刚形成时的物质组成。
美国宇航局的新视野号探测器于2006年发射,执行探索冥王星这颗遥远矮行星的任务。经过超过30亿英里的旅程,它于2015年7月抵达冥王星,揭示了一个拥有冰山和心形冰川的世界。新视野号随后继续深入柯伊伯带,并于2019年飞掠一个叫做天涯海角的小型冰冷天体。科学家惊讶地发现,天涯海角看起来像一个由两个相连部分组成的红色雪人。新视野号继续向外旅行,发送有关我们太阳系遥远边缘的数据。
太空探测器彻底改变了我们对太阳系及其之外的认识。它们发现了木星卫星木卫一上的活火山、木卫二和恩克拉多斯上的地下海洋,以及土卫六上的液态甲烷河流。探测器向我们展示了火星曾经有液态水在其表面流动,以及金星拥有比地球大气层厚90倍的窒息性大气层。没有太空探测器,我们对地球以外世界的了解将非常有限。未来的探测器正在规划中,将搜寻海洋卫星上的生命迹象,并探索我们太阳系更遥远的区域。