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为什么金星很难探测?

来源:《叩开太空之门—航天科技知识问答》 浏览: 发布时间:2020-05-26

根据麦哲伦任务数据的萨帕斯蒙斯在金星表面的三维透视图。NASA/JPL

金星是太阳系九大行星中距地球最近的一颗行星,在地球内侧的轨道上运行。它也是浩瀚星空中最亮的一颗启明星。但是金星总是被浓厚的云层包围着,即使用天文望远镜也很难窥见到它的真面目。

金星的外表最像地球,且质量和大小都同地球相近,因此人们一直把它看作是地球的孪生星球。然而,金星在许多方面也与地球迥然不同,它逆向自转,速度很慢,周期为243天,比它绕太阳公转的周期还长18.3天,也就是说金星上的一天比一年还长。由于它上面的大气实在太厚,比地球大气浓密近百倍,而且总是一面朝向地球,另一面要隔200年才能看见一次,所以在20世纪50年代以前谁也不知道它是什么模样。可是当雷达的回波传到地球之后,人们无不为之惊奇:原来在浓密的大气之下,金星是一个表面温度高达480℃的火球;同时,金星上有无数火山不断喷发,加剧了金星大气的对流,形成一年到头的狂风,风力比地球上的台风还要猛烈6倍。面对这样的高温和充满狂风的世界,空间探测器也很难接近它进行考察。

人类对太阳系行星的探测首先是从金星开始的。迄今虽然只有约20个探测器造访过金星,但它们已初步揭开了金星的面纱。

苏联于1961年2月12日发射的金星1号,是第一个飞向金星的探测器。这个探测器重643千克,在距金星9.6万千米处飞过,进入太阳轨道后由于通信中断,没有探测结果。1967年1月12日发射的金星4号,于同年10月18日直接命中金星,测量了大气的温度、压力和化学组成,第一次向地面发回探测数据。1970年8月17日发射的金星7号,首次在金星上软着陆成功。它发回的数据表明,金星表面的大气压强为地球的90倍,温度高达470℃。1975年6月8日和14日先后发射的金星9号和10号,于同年10月22日和25日分别进入不同的金星轨道,并成为环绕金星的第一对卫星。它们探测了金星大气结构和特性,首次发回了电视摄像机拍摄的金星表面图像,从图像中能清晰地看到100米远的景物,在着陆点四周布满直径10米不等的石块。1981年10月30日和11月4日先后上天的金星13号和14号,其着陆舱携带的自动钻探装置深入到金星地表,采集了岩石标本。1983年6月2日和7日发射的金星15号和16号,4个月后用雷达高度计在金星轨道上对金星表面扫描,绘制了北纬30°以北约25%金星表面的地形图。此外,前苏联的维加1号和2号两个金星-哈雷彗星探测器,在1985年6月9日和13日与金星相会,向金星释放了充氦气球和着陆舱,它们携带电视摄像机对金星大气和云层进行了探测,探测了金星的高速大环流,钻探和分析了金星土壤。

美国在1962年8月27日发射的水手2号探测器,于同年12月14日从距金星3500千米处飞过时,首次测量了金星大气温度,拍摄到了金星的照片,它是第一个成功探测金星的探测器。1967年6月14日发射的水手5号,1973年11月3日发射的水手10号,都先后飞临金星,拍摄发回4000多幅金星照片。1978年5月20日和8月8日又先后发射成功先驱者-金星1号和2号两个金星探测器。先驱者-金星1号于同年12月4日进入金星轨道,成为金星的卫星。它对金星高层大气观测了244天,考察了金星的云层、大气和电离层,研究了金星表面的磁场,探测了金星大气和太阳风之间的作用,测绘了93%的金星表面地形。先驱者-金星2号于同年12月9日飞临金星,考察了金星的云层、大气和磁场。金星上层大气和电离层十分活跃,在金星的云被中不同层次具有明显的物理和化学特征,金星的大气主要成分是二氧化碳,可见云层由硫酸雾组成。因此,金星上降雨时,落下的是硫酸而不是水。

1989年5月4日,阿特兰蒂斯号航天飞机将一个名叫麦哲伦号的金星探测器携带升空,并于第二天把它送入飞往金星的旅程。麦哲伦号探测器重3 365千克,装有一套先进的电视摄像雷达系统,能透过厚实的云层测绘出金星表面上小如一个足球场的物体图像,其清晰度能胜过迄今所获金星图像的10倍。它经过460多天的太空飞行,于1990年8月10日进入金星轨道,并于8月16日首先用合成孔径雷达对金星表面进行试验性测绘,发回第一张金星照片,该照片显示出金星表面面积为40千米×80千米大的熔岩平原。1990年9月15日麦哲伦号探测器首次获得第一张完整的金星地图,从中发现金星上有巨大的熔岩流、数以千计的裂缝和火山口,还有高耸的山岭、巨大的峡谷、陨石坑、沙丘和活火山等。麦哲伦号的探测表明,金星上有时发生大的风暴,有过火山活动,表面温度高达280℃~540℃。它没有卫星,没有水滴,磁场强度很小,大气成分主要是二氧化碳,金星上不适于存活生命物质。

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