卡西尼号探测器.doc

卡西尼号探测器

关于土星探测计划：
　　——土星：仅次于木星的第二大行星，直径119837公里。距离太阳平均距离为14.2亿公里。现已发现有7到光环，31颗卫星。
　　——“卡西尼”号探测器：于1997年10月15日发射升空。全长6.7米，宽4米。加载惠更斯(Huygens)探测器后总重量为5724公斤。在今后的4年中将在轨道上飞行76圈。

——“惠更斯”探测器：锅型太空飞行器，直径2.7米，总重320公斤。将于今年12月24日从“卡西尼”号上分离，并于2005年1月14日进入土星卫星“提坦”的大气层。
　　——该计划整体耗资33亿美元，由美国NASA，欧洲航天局，意大利航天局共同承担。

1997年10月15日，卡西尼—惠更斯号飞船从肯尼迪航天中心发射升空，现在它已经进入了土星轨道。这个项目由两部分组成：卡西尼号轨道器将会环绕土星及其卫星运行四年之久，而惠更斯号探测器则会深入土卫六浓雾包围的大气层并在其表面着陆。安装在这两枚探测器上的精密仪器将会为科学家们提供帮助弄清这片神秘而辽阔区域的重要数据。
　　卡西尼—惠更斯号是不同国家的三个航天局的协作成果。有十七个国家参与建造了这艘飞船。卡西尼号轨道器由美国国家航空航天局下属的喷气推进实验室建造和管理。惠更斯号探测器由欧洲航天局建造。意大利航天局则为卡西尼号提供了用于通讯的高增益天线。来自世界各地总共超过200位科学家将会参与研究收集到的数据。
　　发射
　　1997年10月15日16时43分，卡西尼号从卡纳维拉尔角航天基地第40号发射台成功发射升空。
　　第一次掠过金星
　　1998年04月26日21时44分41秒，卡西尼号从284千米上空第一次掠过金星。
　　第二次掠过金星
　　1999年06月25日04时29分55秒，卡西尼号从603千米上空第二次掠过金星。
　　掠过地球
　　1999年08月18日11时28分，携带了32.8千克放射性钚-238的卡西尼号到达地球附近。探测器以19.0千米/秒的速度从南纬23.6度，西经128.5度附近区域，南太平洋1171千米上空成功掠过地球。
　　掠过木星
　　2000年12月30日，卡西尼号飞临木星周围。
　　接近土星
　　2004年03月22日15时42分14秒——距离土星5000万千米。
　　2004年04月13日03时35分12秒——距离土星4000万千米。
　　2004年05月04日10时59分09秒——距离土星3000万千米。
　　2004年05月25日10时40分06秒——距离土星2000万千米。
　　2004年06月14日19时15分22秒——距离土星1000万千米。
　　进入土星系
　　2004年05月18日，来自土星的引力首次超过来自太阳的引力，卡西尼号正式进入土星系。
　　掠过土卫九
　　2004年06月12日03时33分，卡西尼号到达距离土卫九最近位置，距离土卫九2068千米，并获得清晰的土卫九照片。
　　进入环绕土星轨道
　　2004年07月01日，卡西尼号将会进入环绕土星轨道。
　　2004年07月01日10时38分，卡西尼号将会到达距离土星最近位置，距离土星上层大气只有18000千米，这个距离不足土星半径的三分之一。
　　2004年07月01日09时12分开始，卡西尼号的主发动机将会持续工作97分钟，使飞船进入环绕土星轨道。
　　2004年7月1日，卡西尼—惠更斯号飞船将会启动它的主发动机减速，使飞船被土星引力俘获进入轨道。飞船将会开始花费四年之久漫游这颗环绕着光环的行星及其神秘的卫星、美丽的光环以及复杂的磁场环境。
　　土星漫游期间，卡西尼号将会完成74圈环绕这颗环绕着光环的行星飞行，44次近距离掠过神秘的卫星土卫六，以及多次掠过土星其它冰封的卫星。
　　惠更斯号也将在2005年1月14日开始它的使命。
　　惠更斯号将于2004年12月25日与卡西尼号分离，2005年01月14日进入土卫六大气层，并于120—150分钟后在土卫六表面南纬10°，东经160°附近区域着陆。
2008年6月30日——卡西尼－惠更斯飞船基本任务终告完成。(

卡西尼号的探测成果

卡西尼进入土星预定轨道并发回首批图片

在“卡西尼”号国际太空船进入土星探测预定轨道后数小时后，传回了首批土星光环的近距离图象。图象显示出光环上布满纹路，看上去好象水面上荡漾的波纹。
　　“卡西尼”号探测器传回的首批照片是在其成功穿越土星光环间隙并进入土星探测预定轨道的过程中拍摄到的。
　　美国NASA喷气推进实验室的科学家和工程师们近期来一直密切跟踪着“卡西尼”号土星探测器的一系列监控信号。最后，卡西尼号探测器成功穿越土星光环中的一道间隙，并顺利点燃制动引擎，平稳进入环绕这颗巨大行星的预定轨道。科学家称如果制动引擎点火失败，探测器就将会与土星擦肩而过。
　　科学家对“卡西尼”号土星探测器的表现感到满意。该项目首席专家Julie Webster称：“探测器的表现非常完美。在卡西尼号最接近土星的时候，探测器进入了距离土星云层顶端12500英里的高度飞行。在探测器今后4年的任务中，它将不会再如此接近这颗行星。”

图一）：“卡西尼”号土星探测器进入预定轨道后发回首批图片，土星光环的真面目露出冰山一角

图二：图为从“卡西尼”号土星探测器传回的土星光环中最外端光环纹路图片。图片的波纹是土星卫星引力场影响所产生的“密度波纹”。

土星光环神秘面纱被揭开 由冰和泥浆构成

科学家从“卡西尼”号土星探测器最新传回的图片报告中分析发现，在土星美丽的光环中，最靠近内侧区域的光环带中夹杂着大量的岩石块和泥浆物质，这样看来土星光环比曾经估计的要显得“泥泞”得多。
　　美国科罗拉多大学的研究人员拉里-艾斯波斯多称：“我们在最近的十多年里已经发现土星光环大部分都是由水构成的，但是从现在的最新研究来看，随着逐渐向光环的外围地带发展，其中水的存在形式将会变得更加复杂多样。”
　　“卡西尼”号最近传回的是紫外光谱图象，通过与6月30日探测器穿越土星光环间隙时拍摄到的红外图象的合成处理，宇宙中这一宏伟的结构以一个更让人困惑的全新形象重又展现在科学家们的面前。
　　科学家们目前还不了解土星光环的确切成因。一种观点认为，曾经有从太阳系以外飞来的冰块物质如彗星等在受到吸引而靠近土星时被土星引力场的巨大作用撕碎，最终形成了土星的光环。虽然目前从最新的观察中还不能就此下定论，但这次的图象分析数据在一定层面上还是支持了上述观点。
　　拉里-艾斯波斯多在对土星光环的描述中称：“探测中发现光环中的冰就象是一种泥浆，与滑冰场里泥态物质类似。”他指出目前还无法断定这种泥态物质的构成成分，但看上去很可能是些硅酸盐和有机物质，这与地球上构成岩石和泥土的原料十分吻合。同时在这些冰块中被认为还包含有一些冻结了的氨等物质与水混合在一起。
　　“卡西尼”号探测器所携带照相设备目前还无法达到辨别出组成土星光环的独立冰冻石块和更小微粒的分辨率。但是研究人员正在实验室中进行利用紫外光谱技术区分水和其它物质的相关研究，将这些最新拍到紫外线图片与上述研究成果结合起来，将有助与人们更确切地了解土星光环的组成情况。
　　拉里-艾斯波斯多强调称，虽然目前的研究进展还不能给人们带来更多的惊奇发现，但是这已经是对紫外和红外技术最详尽的研究了，其结果将留待科研人员以后结合实际图象再做更深入的研究。
　　科学家们相信土星光环中泥土和水的浓缩混合物质将给人们提供一些能揭示光环起源和演变的线索。
　　拉里-艾斯波斯多认为在很久以前，由冰物质构成的光环受到来自流星等较暗物质的冲击，使得土星光环上出现明暗交替现象。与光环中存在的较暗物质相比较，冰物质集中的地方则光环表现得较为明亮。同时土星众多的卫星也起到一定的作用，在众多卫星的引力场的扰动下，土星光环出现明暗交错的“密度波纹”。这在1981年的“航海者”2号探测器和这次的“卡西尼”号的探测中都得到了验证。因为土星光环周边的卫星引力将会把光环中的物质向外侧拉扯，导致这些微小颗粒聚集成块。“密度波纹”显示出光环中凝结成冰的水分布的情况。但是拉里-艾斯波斯多也表示具体是否真是这种情况还有待进一步研究确认。
　　“卡西尼”号土星探测器是用17世纪的天文学家多米尼克-卡西尼的名字命名的，是他首次发现了土星光环上著名的“卡西尼分界带”。而土星上的光环则是在加俐略发明了天文望远镜不久后由其本人首次观测到的。土星光环自里向外按D, C, B, A, F, G, E 的顺序依次分布了7个子光环，其中的F光环就是由前文中提到的拉里-艾斯波斯多从“先驱者”11号探测器收集的数据中首次发现的。(

图一：土星光环的紫外光谱图片，左侧暗红色区域就是著名的“卡西尼分界带”，紧挨在其右边的则是土星的A号光环，图中蓝色表示由水凝结成的冰构成的光环。

图二：土星光环的紫外光谱图片。红色区域是由微小颗粒状物质构成的浓密光环带；蓝色区域则是由水凝结成的冰构成的光环带。

“卡西尼”与土卫六亲密接触

本报综合报道　据美联社报道，美国喷气推进实验室的科学家3日公布了“卡西尼”号飞船拍摄的土星最大卫星土卫六表面的照片。这批照片被科学家称为迄今为止最佳的土卫六照片，借助仪器，他们首次清晰地看见了土卫六的表面。但是出乎科学家们意料的是，照片上并没有显示土卫六上任何有液体存在的证据。
　　近距离拍摄土卫六
　　这些照片是“卡西尼”号2日第一次经过土卫六时在距离34万公里的地方拍摄下来的。“卡西尼”号拍摄到了土卫六大约2％表面的情况，科学家正在对照片进行分析。“卡西尼”号携带的可见光红外扫描辐射计能够描绘出土卫六表面的矿物和化学特征。图像分析小组的科学家伊丽莎白·特塔博士说：“这些照片非常特别，我们仍在尝试去了解土卫六的表面。”
　　没有发现液体
　　在这批照片中，科学家没有如预想中那样看到能显示土卫六上有液体存在的明亮的闪光物。科学家巴恩斯说：“我们原本以为我们能看到一些明亮的闪光物，但是现在却一点也没看到，我们有一些困惑。”照片中惟一的闪光区域是土卫六南极附近的一片甲烷气体。根据以前对土卫六的观测，科学家们都认为土卫六表面的明亮区域是水冰，黑暗区域则是碳氢化合物的混合物质，而事实正好相反，在这次“卡西尼”号传来的照片上冰显示为黑暗区域。科学家们推测，这是由于其中混杂了由降水带到土卫六表面的有机物质造成的。
　　地质运动类似地球
　　科学家表示，土卫六的南半球被多种物质覆盖，而北半球有一个模糊的环形物体，可能是一个巨大的环形山。照片还显示有一些线状物体，可能是河流或山脉。土卫六表面可能发生过一些与地球相似的地质运动，包括风以及河流湖泊导致的腐蚀现象。
　　土卫六是“卡西尼”探测计划的一大重点，有关研究能够帮助人们了解生命的起源。土卫六是太阳系“个头”最大、唯一有着厚密大气的天然卫星，大气中含有碳基化合物。科学家一直认为土卫六表面可能存在海洋或湖泊，而地球生命尚未出现之时存在的许多化合物，土卫六上目前也有。

照片上可清楚地看到大量的土卫六云层和其冰冻表面的某些特征。照片上显示的这些情景令科研人员莫名其妙。正如NASA科学家们伊丽莎白-图特尔(Elizabeth Turtle)所述：“这与我们此前的预料大相径庭，但我们还是要不断努力去尝试了解开土卫六表面结构之谜”。
　　科学家们推测，土卫六表面模糊不清的圆形印痕很可能就是一个巨型的弧坑，而线状痕迹则可能是其表面的碳氢化合物河流。

“卡西尼”传回土星“提坦”卫星的近距离图象

美欧联手进行的土星探测计划中，“卡西尼”号土星探测器在飞过土星“提坦”卫星时，首次拍摄到这颗始终被浓雾覆盖着的神秘天体的近距离图象。
　　在本周五的早些时候，当“卡西尼”号土星探测器飞过土星“提坦”卫星时，从距离200000英里的高空拍摄到该颗卫星比较清晰的全景图象。
科学家们已经能从这次所拍摄到的图象中了解到一些“提坦”卫星的表面特征，同时这些图片还将会被进一步处理以便科学家们从中了解更多其中所包含的信息。“卡西尼”土星探测计划图象工作组的负责人Carolyn Porco称：“我们还有更多的技术没有应用，今后也还将有更进一步的探测计划。希望当我们日后到达‘提坦’卫星的时候，那里的大气层能变得更清晰些以便我们能有幸看清它的真面貌。” 此外Porco还解释了在早前的六月，当卡西尼远在数百万英里外时拍摄到的一些图象，她说那些图象已经明确的提供了一些有关“提坦”卫星构造和特征信息。

“卡西尼”号土星探测器在今后4年的探测过程中将会有更多的机会详细深入揭开“提坦”卫星的神秘面纱。“卡西尼”号土星探测计划将会先后从该卫星附近飞过45次，并于明年一月份把一个专门的探测器送入“提坦”卫星的大气层中，这就是“惠更斯”探测器。该探测器将利用其上携带的降落伞减速进入“提坦”卫星大气层，在缓慢下降的21至22个小时过程中将会向“卡西尼”号传回大量的图片和数据。
　　“提坦”卫星是“卡西尼”号探测器本周进入土星探测轨道后接触到的第一个研究对象，其上的浓雾更增加了科学家们进一步研究它的兴趣。“卡西尼”号土星探测计划的科学家代表Linda Spilker说：“卫星上空覆盖着一层由有机粘性物质构成的浓雾，这中浓雾与我们经常在美国洛杉矶上空看到的烟雾类似，是由大量的碳氢化合物组成，我们很难透过它看到卫星的表面。”科学家们认为，“提坦”卫星上存在的化合物与十亿年前地球在出现生命迹象之前存在的物质十分相似。由于该天体体积足够大，在其大气中含有大量的以碳物质为基础的有机化合物，其大气层比地球上的大气层要浓密11到12倍。同时，科学家还推测在该天体上很有可能有碳氢化合物形成的海洋或湖泊存在。
这项土星探测计划耗资33亿美元，由美国NASA、欧洲宇航局和意大利宇航局共同发起。探测器于1997年正式发射升空，至今在经历了将近22亿英里的迂回航程后已顺利进入预定的土星探测轨道。

图一：这是由 “卡西尼”号探测器拍摄到的16张照片合成在一起的“提坦”卫星全景图象。该天体表面因覆盖着浓雾而充满神秘感。

　图二：“卡西尼”土星探测器拍摄到的土星“提坦”卫星的照片。卫星表面被厚重的碳氢化合物浓雾包裹，图中明亮的斑点显示出在“提坦”卫星南极上空出现的云团。

图三：2004年6月由“卡西尼”土星探测器利用窄角精密镜头拍摄到的土星“提坦”卫星的全景合成图片。

“卡西尼”号飞船最新发现：土星一天变长了？

新华网华盛顿6月29日电(记者曲俊雅、毛磊)即将于美国东部时间30日晚进入绕土星轨道的“卡西尼”号飞船发现，由无线电波数据测出的土星上的一天，比20多年前延长了约6分钟。这一现象目前让科学家颇感困惑。
对于土星和木星等没有固定表面的气态行星来说，用直接的视觉手段测量其自转周期几乎不太可能。根据其发出的自然无线电波变化规律来测定这些行星的自转周期，是科学家长期以来采用的一种准确性很高的测量手段。
根据“卡西尼”号2003年4月29日到2004年6月10日期间收集到的土星无线电信号，科学家们最新测出的土星自转周期为10小时45分45秒，误差范围36秒。这与1980和1981年美国“旅行者”1号和2号飞船测得的结果相比，大约长了6分钟。此前，法国研究人员曾最早在1997年发现了土星无线电波变化周期在变长的奇怪现象。
　　美国艾奥瓦大学物理学家固尔耐特29日接受新华社记者电话采访时认为，新结果并不意味着整个土星的自转真的变慢了。他说，土星的无线电波是由带电粒子产生的，新观测结果表明，控制带电粒子运动的土星磁场和行星中心之间似乎产生了某种滑移。固尔耐特是“卡西尼”号无线电数据分析小组的负责人。
　　土星自转轴与磁场轴方向几乎相同，固尔耐特推测，根据无线电波测出的土星自转周期之所以会产生变化也许和这一特征有关。他指出，木星自转轴与其磁场轴之间存在着较大倾角，而木星的无线电波变化周期相对就比较稳定。
　　美国亚利桑那大学德斯勒博士在一份声明中评论说，固尔耐特等人的新发现具有重要意义，因为它证明有关土星等气态行星拥有刚性旋转磁场的看法是错误的。戴斯勒很早就提出，太阳磁场并不是作为一个固体旋转，其旋转周期会随纬度高低而改变，土星等在磁场方面与太阳而不是地球更为相似。德斯勒称，“卡西尼”号新发现表明，“控制无线电波发射的那部分土星磁场在过去20多年中可能移动到了更高的纬度。”
　　固尔耐特表示，科学家们最终可能会揭开土星无线电波周期变化之谜，但这可能需要一些时间。他说，“卡西尼”号将绕土星运行4年或者更久，其间，科学家将会找到有利位置监测土星无线电波周期的长期变化，并采用其他技术深入研究土星的自转周期。