先驅者金星聯合探測器
先驅者金星聯合探測器（英語：Pioneer Venus Multiprobe），也稱作「先驅者金星2號」或「先驅者13號」，是1978年美國航空航天局作為先驅者金星計劃的一部分而發射的一艘金星探索器。該部分任務包括從地球發射一艘攜帶一大三小四顆探測器的太空飛行器，於1978年12月9日進入金星大氣層。之後，太空飛行器和四顆探測器分離，分別在不同位置穿越金星厚厚的大氣層並傳回探測數據。
 先驅者金星聯合探測器 | |
| 任務類型 | 金星大氣層探測器 |
|---|---|
| 運營方 | 美國宇航局 / 阿姆斯研究中心 |
| 國際衛星標識符 | 1978-078A |
| 衛星目錄序號 | 11001 |
| 網站 | 美國宇航局先驅者金星計劃 |
| 任務時長 | 4個月1天3小時22分 |
| 太空飛行器屬性 | |
| 平台 | HS-507 |
| 製造方 | 休斯公司 |
| 發射質量 | 904公斤（1,993英磅） |
| 乾質量 | 290千克(640磅)-探測器平台 315千克(694磅)-大探測器 3x90千克(200磅)-小探測器 |
| 功率 | 241 瓦 |
| 任務開始 | |
| 發射日期 | 1978年8月8日世界時7點33分 |
| 運載火箭 | 擎天神 SLV-3D 半人馬座-D1AR |
| 發射場 | 卡納維拉爾角LC-36A發射台 |
| 任務結束 | |
| 最後通訊 | 1978年12月9日世界時20點22分55秒(探測器平台) 1978年12月9日世界時20點55分34秒(白天探測器) |
| 軌道參數 | |
| 參照系 | 日心軌道 |
| 半長軸 | 0.9個天文單位(1.3億公里；6400萬英里) |
| 離心率 | 0.19 |
| 近日點 | 0.69個天文單位(1.03億公里；6400萬英里) |
| 遠日點 | 1.01個天文單位(1.51億公里；9400萬英里) |
| 傾角 | 2.3 度 |
| 週期 | 284 天 |
| 金星大氣探測 | |
| 太空飛行器組件 | 大探測器 |
| 進入大氣 | 1978年12月9日世界時18點45分32秒 |
| 撞擊日期 | 世界時19點39分53秒 |
| 撞擊點 | 北緯4.4度、東經304.0度 |
| 金星大氣探測 | |
| 太空飛行器組件 | 北方探測器 |
| 進入大氣 | 1978年12月9日世界時18點49分40秒 |
| 撞擊日期 | 世界時19點42分40秒 |
| 撞擊點 | 北緯59.3度、東經4.8度 |
| 金星大氣探測 | |
| 太空飛行器組件 | 白晝探測器 |
| 進入大氣 | 1978年12月9日世界時18點52分18秒 |
| 撞擊日期 | 世界時19點47分59秒 |
| 撞擊點 | 南緯31.3度、東經317.0度 |
| 金星大氣探測 | |
| 太空飛行器組件 | 夜間探測器 |
| 進入大氣 | 1978年12月9日世界時18點56分13秒 |
| 撞擊日期 | 世界時19點52分05秒 |
| 撞擊點 | 南緯28.7度、東經56.7度 |
| 金星大氣探測 | |
| 進入大氣 | 1978年12月9日世界時20點21分52秒 |
背景
編輯1978年還發射了另一艘軌道飛行器，它與本次探測任務一樣，是整個先驅者金星計劃的一部分。雖然該探測器於1978年就進入金星大氣層，但在整個20世紀80年代和90年代初，軌道飛行器都一直都在軌道上運行（詳見先驅者金星軌道器）。下一次主要任務是麥哲倫號金星探測器，這是一艘使用雷達穿透不透明雲層繪製出金星表面地圖的軌道飛行器。
美國宇航局的另一項發射任務是探索木星的伽利略號探測器。
太空飛行器
編輯
先驅者金星聯合探測器飛行平台由休斯飛機公司，依據HS-507型衛星平台所製造。外觀呈圓柱形，直徑2.5米，質量為290千克。與所搭載的探測器要到達低層大氣中才開始測量不同，飛行平台直接從金星高層大氣向地球傳回數據。
該飛行平台的目標是以較小的切入角進入金星大氣層並傳回數據，直到被大氣摩擦所產生的熱量燒毀，其目的是研究大氣層以下至地表的大氣結構和組成、雲層的性質及成分、低層大氣中的輻射場和能量交換以及有關大氣環流模式的局部信息。在沒有隔熱罩或降落傘的情況下，該平台使用兩種儀器對高層大氣層進行了測量 ：
- BIMS -一台離子質譜儀檢定金星大氣層的起源和長期趨勢、高層大氣層動力、能量平衡以及太陽輻射和行星際物質對這些層的影響。該儀器的測量範圍為1到46原子量，功率6瓦，重量為5千克。
- BNMS - 中性質譜儀，用來測量太陽風和金星之間的相互作用，金星大氣層上層的光化學和熱量分布。它的測量範圍為1至60原子量，重量為1千克，功率約1瓦。
該飛行平台解體前的下降高度大約為距地表110公里的高空。
探測器
編輯飛行器攜帶了一大三小四台大氣層探測器，主要在下降過程中，收集金星大氣層數據。這些探測器都沒攜帶攝像設備，也並非為著陸而設計，除大探測器外，三台小探測器均沒配備降落傘，大探測器的降落傘預計在接近地面時分離。所有四台探測器在撞擊地表前都持續發回了數據，其中有一台落地後倖存並繼續傳回數十分鐘的數據。
大探測器
編輯
該台大探測器進行了七項探測活動，都是在一台密封的球形壓力容器中進行的，具體為：
- 中性質譜儀測量大氣成分；
- 氣相色譜儀測量大氣成分；
- 太陽通量輻射計測量穿透大氣層的太陽通量；
- 紅外輻射計測量紅外輻射分布的；
- 雲粒徑譜儀測量顆粒大小和形狀的；
- 濁度計搜索雲粒子；
- 溫度、壓力和加速度傳感器。
這台壓力容器外包著一具鼻形錐和尾部護罩，在金星夜晚側的赤道附近約以11.5公里/秒的速度進入大氣層，在67公里高度打開了降落傘。大探測器直徑約為150厘米，壓力容器本身直徑為73.2厘米。
小探測器
編輯
部署的三台小探測器完全相同，直徑均約0.8米，這些探測器由球形壓力容器組成，下半部包裹著一層罩殼，但與大型探測器不同的是，它們沒有降落傘，護罩也不與探測器分離。
攜帶的探測儀器有：[1]
- 測量大氣成分的中性質譜儀
- 測量大氣成分的氣相色譜儀
- 測量穿透大氣層輻射功率的太陽通量輻射計
- 測量紅外輻射分布的紅外輻射計
- 雲粒徑分光計，用於測量顆粒大小和形狀
- 搜索雲粒子的濁度計
- 溫度、壓力和加速度傳感器
來自所有四台探測器的無線電信號也被用來反映大氣層中風、湍流和環流的特徵。這些小型探測器分別探測該行星的不同地區，並據此命名。[2]
- 「北方探測器」進入到北緯60度附近的白晝區大氣層；
- 「夜間探測器」當天進入夜間區大氣層；
- 「白晝探測器」進入了白晝區大氣層，是四台探測器中唯一一台在撞擊後仍持續發送無線電信號的探測器，持續了一個多小時。
發射
編輯1978年8月8日7時33分，先驅者金星聯合探測器由擎天神 SLV-3D 半人馬座-D1AR火箭，從卡納維拉爾角 LC-36A發射台發射升，為順利抵達金星，該探測器被部署在日心軌道上。
抵達金星
編輯在聯合探測器到達金星之前，四台探測器搭載在主飛行平台上，1978年11月16日大探測器釋放，11月20日三台小探測器相繼被釋放。
所有四台探測器和飛行平台於1978年12月9日抵達金星，世界時18點45分32秒，大探測器率先進入大氣層，隨後在接下來的11分鐘內，其他三台小探測器先後進入大氣層，飛行平台於20點21分52秒最後一個進入，並於20點22分55秒在110公里的高度發回最後一次信號。
四台探測器在撞擊金星地表前一直在傳輸數據，白晝探測器在撞擊中倖存下來，繼續在地面發回了一個多小時的數據。
| 大探測器 | 北方探測器 | 白晝探測器 | 夜間探測器 | 飛行平台 | |
|---|---|---|---|---|---|
| 進入時間 (200 公里) | 18:45:32 | 18:49:40 | 18:52:18 | 18:56:13 | 20:21:52 |
| 撞擊時間 | 19:39:53 | 19:42:40 | 19:47:59 | 19:52:05 | (信號消失於110 公里高度) |
| 信號消失 | 19:39:53 | 19:42:40 | 20:55:34 | 19:52:07 | 20:22:55 |
| 撞擊坐標 | 4.4N,304.0E | 59.3N,4.8E | 31.3S,317.0E | 28.7S,56.7E | 37.9S,290.9E(估計) |
| 太陽天頂角 | 65.7 | 108.0 | 79.9 | 150.7 | 60.7 |
| 金星本地時間 | 7:38 | 3:35 | 6:46 | 0:07 | 8:30 |
科學成果
編輯在50公里高度以下，四台探測器測得的溫度僅相差幾度，表面溫度介於攝氏448°和459°之間。地表氣壓在86.2巴和94.5巴之間。濁度計確定了三層具有不同特徵的雲層。最突出的發現是36氬/40氬同位素的比值遠高於地球大氣層中的比值，這似乎表明金星大氣層的成因與地球有很大的不相同。大氣層探測器的重建軌跡確定，中間雲層的平均風速為200米/秒，雲層底部的平均風速為50米/秒，而地表的平均風速僅為1米/秒。來自機載傳感器的總體數據得到確認，同時也清楚地論證了此次任務之前由蘇聯金星計劃探測器所獲得的數據[3]。
軌道
編輯1978年先驅者金星聯合探測器從地球飛往金星的軌道路徑圖，這也是發射於那年的先驅者金星軌道器的記錄。
圖形概述
編輯
另請參閱
編輯
參考文獻
編輯- ^ 《先驱者金星项目信息》. 美國宇航局戈達德航天飛行中心. [2016-08-17]. （原始內容存檔於2019-05-15）.
- ^ Pioneer Venus Probes （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）. NASA Goddard Space Flight Center, 2005.
- ^ Paolo Ulivi et David M. Harland, 《機器人探索太陽系第一部分》, 1957-1982年的黃金時代, Springer Praxis, 2007 (ISBN 978-0-387-49326-8)
外部連結
編輯
- 美國宇航局:先驅鍺金星項目信息 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- 先驅鍺金星計劃頁 由 美國宇航局太陽系探索
- NSSDC Master Catalog: Spacecraft Pioneer Venus Probe Bus （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）. (Other components of the mission have their own pages at this site too.)