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2017年土星探测器卡西号坠毁,20年拍摄26000张图片,贡献有多大

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在人类发展的近代史中,有许多不为人知的科技产物一直默默奉献,其中以探索宇宙为使命,为人类做出过卓越贡献的土星探测器-卡西号,其壮烈的一生引人注目。

它工作20年,几乎燃烧了全部“生命”,只为给科学家们带去关于土星的点滴以供研究,在它的生命之旅中,它拍摄了26000张无比清晰的木星照片,并对土星及周边行星完成多次观测任务,直到2017年卡西尼号坠入土星大气,结束自己波澜壮阔的一生。

卡西尼号的起源

卡西尼号的名字来源于一位科学家-乔凡尼·卡西尼,卡西尼在对宇宙行星的观测上有过不少惊人发现,比如他用天文望远镜观测并发现了木星大红斑,同时还发现火星自转现象,而后他在观测土星时,发现土星环上有“缝隙”,初步猜测是由无数颗小颗粒组成的。

不仅如此,他还发现了土星的四颗卫星,这也成为他在宇宙观测中做过的比较杰出的贡献,因此为了纪念卡西尼,决定以他的名字来命名土星探测器。

如果说对卡西尼号感到陌生,但如果提到伽利略号就明白了,起初,在设计出卡西尼号之前,美国和欧洲就研发出一款研究木星和围绕木星转的卫星的探测器,即伽利略号,最早伽利略号的探测目标是木卫一到木卫四,直到美国在对付完苏联之后发现还有很多剩余资源,于是打算“升级”伽利略号,用来观测土星自此卡西尼号应运而生。

卡西尼号总重量高达5.5吨,耗资34亿美元打造,1997年发射升空,目标是土星土星所在的卫星系,在执行任务的期间,卡西尼号对行星环系和土星磁场等都进行了详细的探索,拍出了数万张高清图片,帮助人类深入了解太空。

卡西尼号曲折的出发路线

和我们想象的不同,卡西尼号在出发时并没有朝着土星方向去,而是先反方向去了金星,难不成是要先去探测金星吗?实际上是因为土星的距离实在是太远了,如果卡西尼号要过去,首先要克服太阳的引力才行。

不仅如此,还要足够多的燃料支撑卡西尼号到达土星,原本的计划是在7年内完成,然而想要做到这一点的话,就必须要70吨左右的燃料兜底才行,但对于人类当前的技术程度来说,其实非常有限,无法满足所有期望,而且卡西尼号有5.5吨重,光发射1吨重的探测器都需要100吨左右的燃料才能成功,这笔预算实在太高昂,没有谁有这么多钱用在这上面的。

所以为了能在规定的时间内将卡西尼号送往土星,就只能通过引力弹弓效应。引力弹弓效应能够利用天体辅助卡西尼号用加速或者是减速的方法到达目标天体,以人类跑步为例,跑步加速时会形成非常大的冲力,如果想实现转弯而不会“摔倒”,就需要借助一根固定在地上的杆子才可以,作用于卡西尼号就是如此,它会被一股看不见的力量“弹回”,就像一根弹弓一样。

虽然这条路线非常复杂,而且过程也相当曲折,但相比科学家要为其花费高价装上至少70吨的燃料,卡西尼号必须要走这条复杂的路线才行,而且整个过程结束后,到达土星所耗费的时间仅6年8个月,比目标时间7年要少好几个月,不过,卡西尼号也借这次曲折的飞行路线而遨游了半个太阳系。

在这条长达6年多的“旅行”中,卡西尼号参观了木星、2685号行星等,并且还“孜孜不倦”的为人类传回了许多高清图片,让人类再一次意识到到宇宙的浩瀚和奇妙。

卡西尼号的卓越贡献

根据它传回的资料显示,土星磁层直径为1亿公里,是太阳系里磁层最大的行星之一,甚至比科学家预计的还要大一些,如果和地球做比较,就是比它要大上1000倍。

卡西尼号不仅揭开了土星磁层的体积,还发现了它的特性,比如环电流和行星的自转速率等,而这些恰恰是能够揭示太阳系行星磁层的结构的演化,这对于观测宇宙行星的演化历史具有非常重要的意义。

当然,卡西尼号对土卫六,即土星最大的卫星泰坦也进行了深入观测,2005年,卡西尼号作为人类首次登陆星球的探测器,在泰坦月面上着陆,代替人类的“双眼”、“双手”分别对其表面特征等展开了探索,这是颗比水星还要大的卫星,同时也是太阳系中,唯一一颗存在大气的卫星,经过观测结果发现,泰坦的河流和湖泊均由甲烷组成,这意味着泰坦是太阳系中第二大的甲烷储量的卫星。

最振奋人心的发现还有一个,那就是首次在土卫六上发现了水,这一结果让科学家们感到兴奋,因为这代表着或许人类未来是能够移民到土星居住的。

通过卡西尼号的观察,发现在泰坦的内部里拥有液态“海洋”,不过究竟是否有水源,以及能否给人类提供赖以生存的环境,还需要进行多方面的考量,但是,对泰坦的多项发现也为人类提供了一个能够生存下去的可能性。

此外,卡西尼号还针对卡西尼发现的土星星环上的缝隙做了一番探查,包括星环的成分、密度和质量等,以此来了解土星环系的动力学行为等,并发现了一对弯曲缝隙,这条缝隙被科学家们称为“柯尔曼缝隙”,这条缝隙宽度有2400公里,别看它听起来很宽,但其实至今为止,都没有过一架探测器敢进入到这个空间,即便是卡西尼号也是如此。

NASA为其设置的任务中是围绕22条轨道工作,大概是6天半完成一条轨道路线,在最后一条时会有4个月的时间可以让卡西尼号对这条缝隙进行观测,NASA将会在最后时刻前让其尽可能发挥余热收集到更多数据并传回地球。

不仅如此,卡西尼号还在执行任务过程中发现由纳米尺寸粒子和冰质粒子组成的一个环,也被称作“犹豫之环”。

卡西尼号的华丽终章

卡西尼号工作长达20年之久,在这20年间,卡西尼号所做出的贡献对人类而言意义巨大,但与此同时,卡西尼号的推进剂也几乎消耗殆尽,无法再支撑更多的深空探测任务,但卡西尼号并不像速度极快的旅行者号那样,在任务结束后,科学家们放任其在宇宙中流浪,卡西尼号作为一颗绕星的探测器,它的主要任务就是观测土星,即使在结束任务之后也依然会围绕着土星转,然而这会导致卡西尼号一定会因为土星的引力而改变其轨道从而坠入某颗天体的大气中。

卡西尼号不同于其他探测器的是,土星系统距离太阳太远,太阳太弱,所以卡西尼号无法利用太阳能板供电,只能依靠它所携带的3个RTG放射性同位素热电机,原理是依靠发热和温差来产生的电能。

这颗探测器上一共携带了有33公斤的放射性金属钚,金属钚具有非常强的辐射性,假如其外壳泄露,就会造成非常严重的辐射污染,因此在将卡西尼号发射升空之前,很多人都担心万一卡西尼号没有发射成功就会在地球上造成辐射污染,届时人类将会成为最大的受害者。

而且卡西尼号在进入太空后利用引力弹弓出发时的前两年,它会非常靠近地球,如果这个轨道设计出现一点偏差,极有可能会对地球上的人类产生影响,所以NASA也为其做了不少污染的评估工作,不仅是给地球上担心卡西尼号发生辐射污染的人们一个交代,更是为了防止卡西尼号污染到土星,毕竟土星系统中有两颗卫星上都极有可能存在生命,一旦卡西尼号失控撞上土星,就将造成无可估量的伤害。

不仅有辐射污染,还极有可能会发生生物污染,当然这个不一定指的就是土星上的生物,而是有可能跟着卡西尼号一起的来自地球的微生物,比如“水熊虫”,被称为嗜级生物,这类生物能在极端条件下顽强生存,因此即使到达太空中,也极有可能具有活性,这类生物会对土星上原本有的生物赶尽杀绝。

因此,NASA决定让卡西尼号坠入土星大气中,因为据科学家们观测,这颗巨型的气态行星上存在生命的概率很小几乎没有,于是,这颗工作时长长达20年,并为人类做出过卓越贡献的探测器于2017年结束了它的使命。

总结

尽管卡西尼号不为众人皆知,但它曾为人类做出的贡献是不可泯灭的,比如帮助人类认识到太空的广袤无际,以及太空拥有无限的资源,人类能够利用这些资源开发和利用,其次是认识到土星上有可能存在生命,或能为人类提供一个全新的生存环境的可能性,卡西尼号的一生代表着人类勇于探知真理和不断创造的精神,和人类竭力实现探索宇宙的梦想,是一个面向未来的证明,意义非凡。

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