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先驅者11號
來源:互聯網

先驅者11號(Pioneer 11)是美國航空航天局(NASA)于1973年4月5日發射的一顆無人探測器,用于研究小行星帶木星土星周圍的環境、太陽風和宇宙射線。它是第一個接近土星的探測器,也是第二個穿越小行星帶的探測器,并且是第二個飛越木星的探測器。后來,先驅者11號成為第二個實現逃離太陽系的五個人造物體之一。由于能源限制和與探測器之間的巨大距離,最后一次常規聯系是在1995年9月30日,最后一次獲得良好的工程數據是在1995年11月24日。

任務經過

先驅者11號探測器在1973年4月6日,位于佛羅里達州卡納維拉爾角發射。探測器全長2.9米,設有一個直徑2.74米的高增益天線,在其之前再裝上一個中增益天線。至于另外一條全方位低增益天線則裝設于高增益天線接收器之下。探測器以兩個放射性同位素熱電機(RTG)作為能源,在拜訪木星時仍能產生144 瓦特,但到達土星時只能產生100 瓦特的功率。

探測木星

探測器于1974年12月4日最接近木星,離木星最高云層34,000公里以內借著木星的強大引力,探測器改變軌道朝向土星。

探測土星

探測器于1979年9月1日最接近土星,離土星最高云層21,000公里以內。(當時旅行者1號探測器旅行者2號探測器已經過木星,同時已經朝向土星進發)先驅者11號被設定會飛過土星的光環,其軌道將會與即將到達的旅行者一樣,用以測試旅行者探測器的軌道。因為先驅者11號可以測試該區域是否有暗淡光環會損毀探測器。所以先驅者11號正如其名一樣,是一名“先驅者”。要是真的探測到有危險存在的話,旅行者探測器將會更改軌道以離開那些光環,但將會失去拜訪天王星海王星的機會。

其實探測器在發射后就使用備用的發射天線。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據于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)的速度向天鷹座前進,并將在400萬年后抵達那里。

結構分析

探測器全長2.9米,設有一條直徑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生器(RTG)作為能源,在拜訪木星時仍能產生144瓦特,但到達土星時只能產生100瓦特的功率。

探測器上還設有三個感應器:恒星老人星)感應器及兩個太陽感應器,以根據相對于地球及太陽的位置為以后新發現的恒星的位置用以計算探測器所處的地方。先驅者11號的恒星感應器及起點設定,是按先驅者10號的經驗而被重新修改的。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點燃,或暫停燃燒。

在探測器上的儀器負責研究星際間及行星磁場太陽風、宇宙射線、太陽圈的轉變區域、大量存在的中性氫星塵粒子的分布、大小、質量、通量及速度、外太陽系行星極光、電波、其衛星的大氣層,以及木星土星及其衛星的表面等等。

以上的研究主要由探測器上的磁力計、等離子分析器(太陽風專用)、粒子傳感器、離子傳感器、一臺可以通過重疊不同視點來探測經過石隕石折射而來的光線的非影像望遠鏡、一些已密封并加壓的氮氣用以計算隕石的滲透、測紫外光計、測紅外光計、及一具影像光偏計用以拍攝照片及計算光偏、光振等。至于進一步的數據則從天體力學及掩星法現象去計算出來。

鍍金鋁板

與其姊妹探測器先驅者10號一樣,先驅者11號船上同樣攜有一塊載有人類訊息的鍍金鋁板。倘若探測器被外星的高智慧生物捕獲,這塊鍍金鋁板將會向他們解釋這艘探測器的來源。鋁板上繪有一名男性及女性的圖像,氫原子的自旋躍遷,以及太陽地球在銀河系里的位置。在先驅者號探測器上裝上鍍金鋁板傳遞人類訊息這個構思,最初是由艾力克·博吉斯在水手計劃時參觀位于加州帕薩迪那的噴氣推進實驗室時提出的。是當時他與霍格蘭德去找曾在克里米亞半島一個會議上,以和外星高智慧生物作溝通為題演講過的著名天文學家卡爾·薩根博士交談的結果(詳見“先驅者鍍金鋁板”詞條)。

科學任務

先驅者11號上的儀器負責研究星際間及行星磁場太陽風、宇宙射線、太陽圈的轉變區域、中性氫星塵粒子的分布、大小、質量、通量及速度、外太陽系行星極光、電波、其衛星的大氣層,以及木星土星及其衛星的表面等。這些研究主要由磁力計、等離子分析器、粒子傳感器、離子傳感器、非影像望遠鏡、測紫外光計、測紅外光計及影像光偏計等儀器完成。

現況與異常現象

特殊意義

先驅者11號不僅是第二個研究木星外太陽系空間探測器,也是第一個研究土星及其光環的探測器。它的成功發射和探測任務為人類探索外太陽系提供了寶貴的數據和經驗。

參考資料 >

先驅者10/11號.中國大百科全書.2023-12-25

飛離地球最遠的五大探測器現狀如何?.飛離地球最遠的五大探測器現狀如何?.2024-08-23

歐空局首個專程木星探測任務出征!人類航天器已9次成功探測木星系.搜狐網.2024-08-23

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