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《少年科学画报》

开博时间:2016-07-01 14:43:00

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卡西尼—惠更斯号:我的故事先讲到这里

2018-02-13 22:35:00

  1997年10月15日,我在人们的注视中离开了地球,开启了前往土星的旅程;2004年7月1日,我顺利地进入了环绕土星的轨道,从此成为常驻土星的第一位“ 人类代表”,探索土星和它的卫星是我的使命;2017年9月15日,垂垂老矣的我怀揣着对土星的热爱和对人类探索精神的敬畏,一头扎进了土星那浓密的大气层里,在高温炙烤中分崩离析,结束了自己的一生。这就是我,“卡西尼—惠更斯号”探测器。现在,就请你跟随我的日记,和我一起重温这段激情岁月吧。

  20世纪80年代末:我横空出世

  人类很早就发现土星了,但漂亮的土星环直到17世纪才由克里斯蒂安·惠更斯发现,他还看到了一颗巨大的卫星—土卫六“泰坦”。后来,意大利天文学家乔凡尼·多梅尼克·卡西尼发现了4颗土星的卫星,还发现了土星环中存在缝隙,所以科学家管这些缝隙叫卡西尼环隙。你看,我的名字“卡西尼—惠更斯号”里有他们两个人的名字,就是为了纪念这两位杰出的科学家。

  后来,随着天文学的发展,人类一点一点地揭开了宇宙的神秘面纱。我是第4枚造访土星的探测器,在我之前还有3位“前辈”曾经飞掠过土星。不过,老大哥“先锋11号”搭载的相机分辨率太低,压根看不清土星的表面细节;后来发射的“旅行者1号”“旅行者2号”倒是相继发回了高清图像,还进一步研究了土星系统,但是“旅行者2号”遗失了一些照片,非常可惜。另外,可见光波无法穿透“泰坦”的大气层,所以“前辈们”也无法看清它的细节。

  有了这些前车之鉴,20世纪80年代末,一个由17个国家参与的国际合作计划被提出来了,这个计划就是为了把我 —“卡西尼—惠更斯号”探测器制造出来。在历时10年、耗资32亿美元之后,直径3米、高7米、重6.4吨、携带了27种当时最先进的科学仪器的我诞生了。与“前辈们”的飞掠式探测不同,我是第一个环绕土星飞行的探测器。作为一名“常驻人员”,我将有足够的时间来探索土星系统的奥秘。

  2004年:土星,我来看你了

  1997年10月15日,在美国佛罗里达州的卡纳维拉尔角,“泰坦4号”运载火箭搭载着我和“惠更斯号着陆器”成功发射,前往土星系统,开始了长达7年的旅程。我们在旅途中还飞掠了金星、地球和木星,在它们的引力帮助下实现了一次次加速。人们都说我是人类迄今为止发射的规模最大、复杂程度最高的行星探测器,我一定不会辜负人类的期待!

  2004年7月,我们顺利抵达目的地,进入了环绕土星的轨道。12月,我与“惠更斯号着陆器”依依惜别,因为他要自己前往“泰坦”并着陆。我们背负着各自的使命继续前行。2005年1月,他成功地降落在“泰坦”表面,真为他感到高兴。不过遗憾的是,我在接收他的数据时,因为系统故障,305张珍贵的照片丢失了。希望以后我们的继任者能补上这个遗憾。

  从我们到达环绕土星的轨道时起,属于我们的时代开启了。在我服役的这13年中,我主要开展3个方面的工作:环绕土星飞行并研究它的大气、研究土星环、研究土星的卫星。这每一项工作,我都顺利完成了,还给所有人带来了无数惊喜。

  任务一:我要研究土星大气

  宇宙中的景象真是令人惊叹。我飞到土星的北极上空时,看到一个漂亮的六边形风暴,其中还有许多小的涡流在绕圈儿。虽然“旅行者号”是第一个看到这个美景的探测器,但我拍到了更清晰的图像!

  我发现这个六边形的颜色还会变化!我在2013年拍摄的六边形还是蓝色的,到了2017年,它居然整体变成了淡黄色,就好像是有雾霾覆盖着。科学家猜测这可能是因为土星季节的变化带来了光化学反应,在土星大气中产生了这种“雾霾”。

  2011年,我还目睹了土星北半球大气层上发生的巨大风暴。这个风暴大约30年出现一次,我就这么静静地看着它从产生到长大,再到消退,最终消失不见。何其有幸,我能为人类留下关于它的珍贵影像资料。我还吸取了前辈的经验教训,用近红外照相机拍摄到了土星表层大气以下的清晰云层,进一步认识了土星的结构和天气系统。

  任务二:我考察了土星的卫星

  土卫六“泰坦”真是个神奇的卫星,它是太阳系里唯一一个有稠密大气的卫星,也是除了地球以外,唯一一个表面有稳定液体的天体。2005年1月4日,我的搭档“惠更斯号着陆器”在“泰坦”上顺利着陆,但90分钟后,他的电量就耗尽了,永远地停止了工作。不过他在“牺牲”之前传回了“泰坦”的地表图片,我们可以从图片上看到许多圆形的石头,就像是地球上的鹅卵石一样,很像是河流冲刷后的痕迹。不过测量结果表明,“泰坦”表面实在是太冷了,看来这里应该很难孕育出生命。

  “惠更斯号着陆器”虽然不在了,但我仍然没有放弃对“泰坦”的探测。在接下来的十多年里,我无数次地飞越“泰坦”上空,发现“泰坦”表面有降雨、湖泊、海洋,不过海洋中的液体主要由液体甲烷等碳氢化合物组成。我还在距离地面1000千米的大气中,发现了有机大分子。要知道,有机大分子很可能就是生命起源的过渡产物!!

  在飞越土卫二“恩克拉多斯”时,我有了更壮观的发现!我拍到了它布满冰裂纹的美丽表面,还在它的喷流中发现了构成生命的化学物质和丰富的常见气体,例如水蒸气、二氧化碳、一氧化碳等等。看来,土卫二可能会成为太阳系内除了地球以外最适宜人类居住的地方。

  我在服役期间一共发现了6颗土星的新卫星。你们好奇我是怎么发现它们的吗?很简单,就是拍照呀!2005年,我在土星环的凯勒狭缝中拍到了土卫三十五“达佛涅斯”的照片,于是发现了这颗卫星。从照片上可以看到狭缝边缘的波浪形状,这是由于卫星引力产生了扰动,导致环边缘的物质分布不均匀,从而产生的“波浪”。

  任务三:我要研究美丽的土星环

  一开始,人们以为土星环是一个完整的环,后来才发现这个看似完整的环实际上是由许多同心环组成的,人们还给它们命名为D、C、B、A、F、G、E环,与我同名的卡西尼环缝就在A、B环之间。

  我的眼力可是非常惊人,远远超出了人们的想象。比如,我在A环中拍到了4颗小卫星(块状物),把那张照片反复放大后,就能清楚地看到环上物质因为引力而产生的扰动!现在知道我有多厉害了吧。此后,人们才意识到其实土星周围有非常多这样的小团块,数以百万计。

  我拍摄的图片再一次超出人们想象的是,土星环不仅仅是平面的环,还存在竖直的结构。我在俯视土星B环的外边缘时,就看到了高达2.5千米的竖直结构和在阳光下投射出来的阴影。科学家推测,在环的边缘区域可能有小卫星或者别的天体,它们会把粒子向上推出,所以就形成了像尖刺一样的结构。

  我还为土星拍摄了“全家福”照片。2013年7月19日,我滑进了土星的阴影里,这时太阳耀眼的光芒正好被土星挡住了,于是我拍摄到土星、土星的内环和7颗卫星,背景里甚至还有地球、金星和火星。

  最外层的环是土星的E环,由从土卫二南极地区喷射出来的细冰颗粒构成,在阳光的照射下散发出了非常漂亮的蓝色光芒。

  2017年:我的谢幕演出

  世间没有不散的筵席,20年的时间让我耗尽了燃料,无力继续前行。有人说,我的陨落将会是一次“伟大的终结”,在离去的悲伤中竟也多了些厚重的使命感。

  我要踏上的最后一段征程,其实是一条有去无回的路,我要以前所未有的距离靠近土星,探寻一片全新的领域。在通过22圈变轨操作后,我必须穿过土星与土星最内环之间的狭小缝隙,投身到土星的怀抱中去,并努力地把自己的天线指向地球,以传送我最后的告别过程。最终,我的航程就终结在土星的天空中,身躯因高温而燃烧、炸裂,化为土星大气的一部分。

  2017年9月15日,我为人类拍下了最后一张照片。那时候的土星正值夜晚,土星环反射的太阳光照亮了夜空。

  从1997年发射,到2007年在土星上空终结,这是一段长达79亿千米的航程。在环绕土星轨道运动的13年中,我完成了绕土星的294圈飞行,执行了250万条命令,传输了635GB的数据和453048张图像。作为第一枚环绕土星的人造航天器,我圆满完成了人类赋予我的所有使命,而且每一次发回的令人震撼的图像,都在书写新的历史。

  这是我的最后一页日记了,在书写我的传奇故事的道路上,我画上了句号,但我知道人类探索土星乃至更远宇宙的脚步永远不会停歇,这样的故事未完待续!

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