伽利略号木星探测器（美国宇航局发射最成功的探测器）

简介

伽利略号木星探测器

飞船配备着摄像机、近红外勘测分光仪、磁强仪、测云仪、大气结构仪等17种科学仪器，用于木星大气层构成、云层结构、温度、磁场等方面的勘测和研究。“伽利略”号发射后，不停地朝向太阳轨道飞行了两年，于1990年2月通过金星，于1990年12月以时速1.429万千米的速度，首次通过地球轨道，再以时速12.71万千米的速度，于1992年12月第二次通过地球轨道和地—月交会轨道，并对它们都“顺便”

结构特点

“伽利略”号探测器呈不规则长形体，是美国迄今最精密的星际飞行器，整个发射计划耗资约15亿美元。飞船总重2550公斤，有一具核动力装置，内装22.7公斤放射性铀-238。由木星轨道器和再入器两部分组成，在到达木星前约150天时，两者分离，轨道器环绕木星运行探测；再入器深入木星大气层考察。

伽利略号木星探测器

轨道器是由美国的喷气推进实验室设计、制造和操作的，其总重为2378千克，正常情况下以3.15转/分自旋稳定。其上的主要设备为；推进舱，包括一个机动推力器和一个单一入轨推力器，与推进剂一起共重约1185千克；2台放射性同位素热电偶发电机，可提供0～480瓦的电力；

一个约5米直径的高增益地球通信天线，用S和X波段与地球通信，定向精度为0.1度。轨道器上还装有很多精密的探测仪器，主要包括：CCD摄像机，发回的照片清晰度比“旅行者”探测器的高20～1000倍，可分辨出木星卫星表面30～50米范围的细节；近红外绘图分光计，可探测出氮、磷化氢、水、甲烷、锗等组分；紫外分光计能探测出氮、氢和氧等；光子偏振、辐射计，可以测量偏振光和光强度；磁强计、高能粒子检测仪、等离子体检测仪、等离子体波分系统（测量电场和磁场变化）、尘埃粒子检测仪和重离子计数器等，可用于对木星磁层等的研究。

再入器是由美国航天局的艾迈斯研究中心负责设计，休斯飞机公司创造的。其外形呈扁锥体，总重约339千克、其中仅防热壳就重达220千克。其上有2台1波段发射机、能以128比特/秒的速率发送测量数据，经轨道器中继到地球。再入器上的探测仪器有：大气结构检测仪，能测量木星大气的温度、压力等；中性质谱仪，可测定木星大气组分；氦分量检测仪，用于测定木星大气中的氦气含量；测云计、纯流量辐射计以及光和射电检测仪等。

大气探测器由制动防热罩和一个球形仪器舱组成。制动防热罩是一个120度锥角的钝头圆锥壳体，表面覆盖着

伽利略号木星探测器

太空之旅

伽利略号木星探测器

“伽利略”号探测器于1989年升空，1995年12月抵达环木星轨道。它发现在木星的卫星欧罗巴（Europa）、Ganymede、Callisto的地下有咸水，还发现木星卫星上有剧烈的火山爆发。

“伽利略”号探测器在2003年9月21日坠毁于木星，以此结束其近14年的太空探索生涯。这将是美国宇航局自1999年以来首次控制探测器在地球之外的天体上坠毁。

“伽利略”号探测器走向太空的过程可谓一波三折。最初，NASA计划于1982年1月将它发射升空，后因改变飞行计划，推迟到1986年5月。1986年1月28日，“挑战者”号航天飞机升空爆炸，使“伽利略”号计划再度推迟。此后，由于经费原因，NASA改用推力较小的火箭。正是这一改变，“伽利略”号放弃了原来直飞木星的计划，而采取了独特的飞行路线，借助于金星和地球的重力加速。这样，它到达木星的时间也从原来的2年延长到6年。　1989年10月18日，“伽利略”号木星探测器离开“亚特兰蒂斯”号航天飞机后，首先飞向太阳。此后，按照预定路线，先于1990年2月掠过金星，再于同年12月和1992年12月两次掠过地球，以充分利用它们的引力来加速，然后才正式踏上飞往木星的征途。又经过3年的太空遨游，1995年12月7日，“伽利略”号才终于进入绕木星飞行的轨道。

伽利略号的旅程并不幸运。它原本的计划是由太空穿梭机将它和它的推动火箭--半人马座火箭送入地球轨道。然后半人马座火箭将用2年半的时间将伽利略号送抵木星。在80年代初，伽利略号完工的时候由于航天飞机和运载火箭没有准备好。所以推迟了发射时间。当一切准备妥当之后，升空日期便定在了1986年的5月。但在1986年1月的挑战者号穿梭机惨剧发生后，美国政府停止了一切的升空活动，并对安全准则作出了检讨。伽利略号的升空时间被延后至3年之后。新的安全准则也随之增加，包括使用低功率的推进火箭，并禁止在航天飞机的运送仓内放置燃料。这意味着半人马座火箭将取消。为了进入预期的轨道，太空船会先进入金星的轨道，再借助引力来加速，再两度折回地球加速，然后前往木星。这使得原本预定2年半的旅程变成了6年。在等待升空的三年中，伽利略号被多次改造，运送和储藏。有人认为这3年的“旅程”很可能就是升空后诸多问题的原因。

伽利略号利用增加了的旅程，对月球的光面和暗面的地表化学物质作出了比较，而且还对地球南极的臭氧层作出了大气观测。但在最后一次离开地球之前，问题再度出现。伽利略号的主天线--高增益天线被发现不能准确打开。高增益天线作为伽利略号和地球联络的主要工具，它的出错造成了严重的后果。本来伽利略号能每数分钟往地球发回一张照片，故障发生后变成了数周一张。幸而，计算机技术的发展对此作出了弥补。数据能通过压缩再传送，这使得照片的传送时间减少为数小时。

在伽利略号略过小行星带时，伽利略号对小行星951和小行星243（Ida)作出精密观测，发现Ida的卫

伽利略号木星探测器

然而，在到达木星的两个月前，另一个问题发生了。伽利略号的磁带记录器发生了故障。磁带记录器的主要任务是，记录伽利略号上各种仪器所探测到的结果，并在适当的时候发回地球。在主天线发生故障之后，磁带记录器的作用就显得非常重要了。为了对磁带记录器作出调整，伽利略号放弃了原本探测木卫一的计划。

伽利略号带有一个探测器，该探测器的任务是冲入木星的大气，并在燃烧殆尽前，尽可能多的发回数据。这是个艰难的任务，与木星大气摩擦将产生高达华氏21000度的高温。在打开降落伞减速之后，探测器将与抵挡高温的挡热板脱离。独自承受木星的风暴，高温和巨大的压力。在1995年12月7日，探测器进入了木星的大气。探测器成功地发回了信号，并在降落了57分钟之后，探测器被木星发出的热力烧毁。但这57分钟大大地增加了我们对木星的大气和气候的了解。

伽利略号对研究木星的卫星也作出了很大的贡献。在伽利略号到达木星之前，人们一共发现了16颗木星的卫星。伽利略号到达后又发现了多个卫星。这个数字已经上升到了63个。

由于受到辐射的破坏，伽利略号的摄影装置于2002年1月17日停止运作。工程师由于能够修复磁带的资料，因此它能在坠毁以前继续传送资料回地球。

从美国“伽利略”号探测器传回的最新的资料表明，在木卫二的表层下可能有海洋。这一新证据再次为科学家们早先根据资料作出的“木卫二上有水”的假设添加了重量级砝码，并引起了生物学家对木卫二上是否存在生命的争论。

“伽利略”号探测器在距木卫二上空351公里的地方飞掠而过。令人惊讶的是，木卫二地磁北极点的地理位置在变化，并且移动得很频繁，几乎每5个半小时就移动一定距离。

这个结果让许多科学家困惑：究竟是什么力量驱使木卫二的地磁北极点不断运动呢？“我认为这些发现告诉我们，在木卫二的地表之下有一个液体水层。”空间科学家玛格丽特·基维尔森说。按照科学家的解释，如果在木卫二的地表之下有一个液体传导层———诸如盐水层———那将可以最为完满地解释磁性极点的不断变迁。基维尔森据此表示：“这些新发现对于木卫二上存在海洋的设想非常具有说服力。”

在伽利略号的任务结束后，美国太空总署的下一个探测器名为木星冰月轨道器(Jupiter Icy Moons Orbiter, JIMO)，处于草拟阶段。

探测器原定约2年的使命先后被3次延长。在1995年12月飞抵环木星轨道后的7年多时间内，它创造的记录有：绕木星运行34周，与木星主要卫星35次相遇，发回包括1.4万张照片在内的3万兆比特数据，在木星的三颗卫星上发现了地下液态盐水存在的证据，第一次从轨道上对木星系统进行了完整考察，第一次对木星大气进行了直接测量。

伽利略号木星探测器

美宇航局由此决定，在“伽利略”号燃料未完全用尽、还能控制运行轨道之时，让它葬身于木卫二之外的其他天体上，这个“安葬地”最终定为木星。

NASA的伽利略号探测飞船美国时间2003年9月21日下午(北京时间9月22日凌晨)结束了在木星的八年使命，它按照预期撞向了这颗最大的行星，而科学家们在地球上热烈庆祝。

在坠毁之日，“伽利略”号将运行到木星背面，然后以大约每小时17万公里的速度坠入木星大气层。“伽利略”号与木星大气摩擦过程中所形成的高温会使该探测器发生剧烈燃烧，并最终坠毁于木星。与“伽利略”号探测计划有关的约1500名各界代表，届时将聚集于美宇航局喷气推进实验室，为这颗探测器“送终”。伽利略计划主持人泰力格女士说：“伽利略号宇宙飞船已经老化，燃料快要用罄，而且不断暴露在辐射下。在宇宙飞船脱离我们的控制之前让它以受到控制的方式了结，这样做是对的。”对于参加建造、发射和照顾伽利略号的人来说，九月廿一日将标志一个时代的结束。

NASA在加州帕萨德纳的喷射推进实验室发言人埃格尔表示，实验室在美国东部时间下午3：40（北京时间今天凌晨3：40）多与飞船失去了联系，比预期的时间早了2小时36分钟，有1000多人围绕伽利略进行工作，他们都来到了实验室庆祝任务结束。

几个疑问

“伽利略”带来了外星生命的佳音？

许多人会问，为什么一个木星探测器会引起美国宇航局上千名科学家如此感慨？为什么会引起全世界许多人的瞻目？

这得从“伽利略”号探测器的诞生和它带给人类的伟大发现说起。前后费时30多年，耗资14亿美元的“伽利略”号探测器其貌不扬，大小相当于一辆跑车，所搭载的仪器只有10件，控制它神经中枢的电脑更是只有相当于“苹果II”的性能，而且发射升空不久便发现其主天线和另一个重要仪器失灵。

然而，就是它成了美国宇航局有史以来最伟大的太空探测器：它第一个拍到了月球和彗星在一起运行的照片；它第一个拍到了星际大爆炸的壮观情景。那是1994年，一颗彗星猛烈撞击木星，爆炸产生的威力比全世界的核武器爆炸能量加起来还多数百上千倍。这一情景最让地球感动的是，如果没有木星“无私”把彗星吸引到自己的身边，那么地球上的生命根本无法经受彗星天地大冲撞之重；最为伟大的是，它第一个拍到了木星卫星欧罗巴有海洋的照片！这让地球生命看到了外星生命的希望。

为什么要让“伽利略”号烈火焚身？

既然“伽利略”号劳苦功高，而且迄今性能稳定，为什么非得让它撞木星大气层焚身灭迹呢？美国宇航局的答案非常明确：正是它的伟大发现决定了它最终悲壮焚身命运！

美国宇航局太阳系探索部门负责人科伦－哈特曼说。人类进行太空探索最想揭开的一个谜是：“茫茫太空中，地球生命真的孤独吗？”“伽利略”号探测器让人类看到了外星球生命的希望，因为它从木星的卫星“欧罗巴”上发回的照片显示，这颗木星的卫星有一片海洋！在地球上，水意味着生命，因此在地球外的其它星体大气中，如果发现有水的迹象，那么就意味着生命的绿洲！“伽利略”号上的燃料即将用完，一旦没有燃料的话，那么这个宇宙探测器将失控，有可能撞向欧罗巴的海洋中，“伽利略”号上的地球细菌有可能在那片陌生的外星海洋上生存甚至发展起来，从而污染了遥远的欧罗巴海洋，威胁那里可能存在的外星生命！

“伽利略”项目负责人克劳迪娅说，让“伽利略”号探测器烈火焚身是件正确的事，因为欧罗巴的环境太珍贵太值得我们地球人保护了，而且欧罗巴的海洋一定会成为未来人类太空探索最聚焦的星球，因为，那里可能存在有地球生命的伙伴――外星生命！

伽利略号木星探测器

“伽利略”最后之旅如何进行？

最让人关心，最引人瞻目的当然是“伽利略”号的最后之旅。那么，“伽利略”号的最后时刻将会是什么样的呢？

“伽利略”号先进入木星上空汹涌的高辐射的“粒子海洋”。 “伽利略”号探测器之前也数度进入这一极度危险的“粒子海洋”，承受探测器原设计四倍以上的辐射，探测器为此付出了巨大的代价――部分仪器损毁，照相机被震碎，探测器内载记忆系统失去。2002年11月，探测器再度进入危险地带，结果承受了相当于一天能杀人1000次的强烈辐射。这次，“伽利略”号探测器进入危险地带后，搭载的系统会进入安全模式，但仍会顽强地向地球传回大量的数据，几个小时后，探测器将会彻底沉默，美国东部时间2003年9月21日下午16时，“伽利略”号将转至木星的背面，紧接着，它将以10万英里的时速撞向木星上空的云层，由此产生的相当于太阳表面2倍的温度和巨大的气压将在几分钟内将探测器化为乌有！

评价

数百名科学家、工程技术人员和他们的家属，聚集在帕萨德纳的美国宇航局喷气推进实验室，遥送

伽利略号木星探测器

“伽利略”号虽然是一台无生命的机器，但它从孕育到坠毁过程中经历的种种辉煌和挫折，让科学家们难以割舍。

“伽利略”号探测计划最早于上个世纪70年代初提出，1977年得到宇航局批准，但直到1989年才由“阿特兰蒂斯”号航天飞机送入太空。之后，探测器上的主天线曾出现故障，但地面控制人员最终找到了让它发回探测数据的其他办法。