土星探測器（saturn detector）是對土星系進行探測的空間探測器，主要研制的國家是歐美等國。已有先驅(qū)者11號、旅行者號探測器、卡西尼號土星探測器等土星探測器。
土星是太陽系的第二大行星，直徑是地球的9.5倍，質(zhì)量是地球的95倍。它周圍對稱勻整的光環(huán)絢麗多彩，是一大天文奇觀。地球與土星的最遠距離可達30億千米，但人類對它的興趣不因如此遙遠而減弱，迄今已經(jīng)有了3個探測器對土星進行了實地考察。
概括介紹
先驅(qū)者11號探測器
美國的先驅(qū)者11號是以探測土星為主的航天器，重260千克。1973年4月6日自地球出發(fā)，在飛過木星之后，于1979年9月1日從距土星3400千米的地方掠過，第一次拍攝到了土星的照片。它的探測確定了土星的軌道和總質(zhì)量，測量了土星大氣成分，溫度，磁場，發(fā)現(xiàn)了兩個新光環(huán)。
“先驅(qū)者”11號探測器全長2.9米，設(shè)有一條直徑2.74米的高增益天線，在其之前再裝上一條中增益天線。 至于另外一條全方位低增益天線則裝設(shè)于高增益天線接收器之下。探測器以兩塊放射性同位素熱電產(chǎn)生器（RTG）作為能源，在拜訪木星時仍能產(chǎn)生144瓦特，但到達土星時只能產(chǎn)生100瓦特的功率。探測器上還設(shè)有三個感應(yīng)器：恒星（老人星）感應(yīng)器及兩個太陽感應(yīng)器，藉以根據(jù)相對于地球及太陽的位置，及以老人星的位置作后備，用以計算探測器的位置。“先驅(qū)者”11號的恒星感應(yīng)器及起點設(shè)定，是按“先驅(qū)者”10號的經(jīng)驗而被重新修改的。探測器上的三對火箭推進器，負責控制轉(zhuǎn)軸（4.8rpm）及為探制器提供動力。三對火箭推進器都可以按指令持續(xù)燃點，或暫停燃點亦可。探測器甫在發(fā)射后就使用備用的發(fā)射天線。探測器在1985年二月因電池提供的電力開始下降，而開始需要與其他儀器共用電力。最終，基于放射性同位素熱電產(chǎn)生器所提供的能源不足以再進行任何實驗后，探測器的運作及遙測數(shù)據(jù)于1995年9月30日終止傳送。在終止運作之前，探測器當時正處于離開太陽約44.7天文單位的距離，與太陽赤道面形成17.4度的傾斜角，并正以每年2.5天文單位（每秒12公里）的速度飛行。
1977年8月20日和9月5日，美國發(fā)射了一對孿生探測器旅行者2號探測器和1號，獲得探測土星的新成果。這對探測器在考察了木星之后，于1980年11月13日和1981年8月26日飛近土星考察。旅行者1號探測器掠過土星時，發(fā)現(xiàn)成千上萬的光環(huán)群，形成一組交錯在一起的環(huán)形彩帶。這樣密集繁多的光環(huán)是由無數(shù)大小不一的礫石微粒組成的。旅行者1號還著重探測了原來認為是太陽系最大的一顆衛(wèi)星土衛(wèi)六，從拍回的照片上發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)六的直徑只有4828千米，而不是過去認為的5760千米，因此判定它小于木衛(wèi)三，從而退居為太陽系的第二大衛(wèi)星。此外，還發(fā)現(xiàn)了土星和幾顆新衛(wèi)星。旅行者2號探測器則對新發(fā)現(xiàn)的土星環(huán)和幾個衛(wèi)星作了近距離探測，向地球發(fā)送回1萬多張照片。
旅行者號探測器本身重816千克，攜帶有105千克科學(xué)探測儀器。它的主體是扁平的十面棱柱體，頂端裝有一直徑為3.7米的拋物面天線，左右兩側(cè)各伸出一根懸臂，長的一根是磁強計支柱，短的一根是科學(xué)儀器支架。探測儀器有10種，主要是行星及其衛(wèi)星的攝像設(shè)備和各種空間環(huán)境探測設(shè)備。它們的土星探測之行，初步揭示了土星家族的面貌。
“旅行者”1號于1980年11月略過土星，于11月12日最接近土星，距離土星最高云層124,000公里（77,000英里）以內(nèi)。航天飛機探測到土星環(huán)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，并且對土衛(wèi)六上的大氣層進行了觀測。由于發(fā)現(xiàn)了土衛(wèi)六擁有濃密的大氣層，噴氣推進實驗室的控制人員最終決定了讓旅行者1號探測器駛近一點土衛(wèi)六進行研究，并隨之終止了它繼續(xù)探訪其余兩顆行星。結(jié)果造訪天王星和海王星的任務(wù)只得交予旅行者2號探測器。這次靠近土衛(wèi)六的決定使太空船受到了額外的引力影響，最終使太空船離開了黃道，終止了它的探索行星任務(wù)。
“旅行者”2號在1981年8月25日最接近土星。當航天飛機處于土星后方時（相對地球而言），它以雷達對土星的大氣層上部進行探測，并量度了氣溫及密度等資料。旅行者2號發(fā)現(xiàn)高層位置（氣壓相當于7百帕?xí)r）的氣溫為70 K（?203°C），而在低層位置（氣壓相當于120百帕）則量度出143K（?130°C）。北極會多冷10K，但仍會出現(xiàn)季節(jié)性變化。略過土星后，船上的拍攝平臺有點卡住了，使前往天王星和海王星的任務(wù)產(chǎn)生變量。幸好，地面的工作人員最終把問題解決，那是因為過度使用而令潤滑油暫時耗盡。最終航天飛機仍是接到繼續(xù)前進的指令，前往天王星。?
卡西尼號土星探測器
據(jù)國外媒體報道，美國航空航天局、歐洲航天局以及意大利航天局共同開發(fā)的卡西尼號土星探測器已經(jīng)在土星軌道上運行了10年，這是一艘專門調(diào)查土星及其衛(wèi)星系統(tǒng)的行星際探測器，也是人類歷史上研制的最先進航天器之一。“卡西尼號”直徑3米，高7米，重6.4噸，攜帶了27種最先進的科學(xué)儀器設(shè)備。“卡西尼號”還攜帶了探測土星最大衛(wèi)星土衛(wèi)六的探測器，取名為“惠更斯號”。“卡西尼”號在1997年10月15日發(fā)射升空，地點位于佛羅里達州卡納維拉爾角航天發(fā)射場，7年后抵達土星軌道，“卡西尼”的到來使得土星及其衛(wèi)星許多未解之謎被揭開，而且還發(fā)現(xiàn)了土星的一些新衛(wèi)星。“卡西尼號”任務(wù)的關(guān)鍵在于釋放惠更斯號探測器，對土衛(wèi)六的表面進行登陸考察。
自從“卡西尼”號抵達土星系統(tǒng)后，取得了許多突破性的發(fā)現(xiàn)，比如發(fā)現(xiàn)了土衛(wèi)六上存在“湖泊”和巨大的風(fēng)暴，調(diào)查并觀測土星上的季節(jié)性變化，在前所未有的極端環(huán)境中開展科學(xué)任務(wù)。“卡西尼”號是國際合作的土星探測器，總耗資達到32億美元，其中美國航空航天局提供80%的費用，歐洲航天局為15%，意大利空間局為5%。“卡西尼”號在飛往土星的過程中，利用了行星引力場進行加速，飛掠了金星、月球以及木星。
2004年，卡西尼號進入土星附近的軌道，并釋放了惠更斯號著陸器，2005年1月14日，惠更斯號進入土衛(wèi)六“泰坦”的大氣層，成為第一艘在太陽系較外側(cè)天體上著陸的飛船，調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)了土衛(wèi)六表面存在液體物質(zhì)，成分為液態(tài)烷烴，與地球早期的模樣類似，科學(xué)家認為土衛(wèi)六是一個時光機，記錄了地球早期的狀態(tài)，從中我們甚至可以找到生命起源的線索，土衛(wèi)六也是太陽系中最像地球的地方。
“卡西尼”號的主要調(diào)查對象仍然是土星，其任務(wù)期將延續(xù)到2017年，此前“卡西尼”號為我們呈現(xiàn)了土星上各種奇異的大氣現(xiàn)象，比如一個六邊形的超級風(fēng)暴，還有土星一些衛(wèi)星上的羽狀噴流等。2017年后，卡西尼號的燃料將耗盡，不足以維持在土星的繞行軌道上，科學(xué)家將控制探測器墜入土星大氣層中。
參考資料 >
NASA慶祝32億美元土星探測器運行十周年_科技_騰訊網(wǎng).騰訊網(wǎng).2021-11-08