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最早的启程,拜访月亮
人类的空间时代,毋庸置疑是从1957年10月4日开始的。“斯普特尼克1号”卫星在这一天发射升空,向地面发回单调的声音信号,随即拉开了以美苏争霸为基调的太空竞赛的序幕。第一个成功的空间探测器也是苏联发射的,1959年9月14日,“月球2号”探测器准确地撞上月面,成为第一个抵达月球的人造物体;三周后,“月球3号”飞掠过月球,发回第一张月背的照片,人类得以目睹月球背面的真容。
远征太阳系
在探索月球的同时,飞往太阳和其他行星的探测器也——踏上征途。奔月轨道实际上是一个相当扁的围绕地球的轨道,只是远地点的距离超过月球;而去往其他行星则需要达到宙速度,不再绕着地球运行。在前往行星际目标的空间探索上,美国取得领先:“先锋5号”“水手2号”和“水手4号”分别成为第一个成功飞往太阳、金星和火星的探测器。
在载人前往另一个天体之前,一些动物为宇航员打过前站,包括猴子、狗、乌龟和一些昆虫。美国的阿波罗8号率先完成载人的奔月行动,飞船环绕月球飞行,随后返回地球。接下来是阿波罗11号史无前例的登月壮举,从它开始,共有6个登月舱、12名宇航员踏上了月球表面。阿波罗系列行动至今仍是载人空间探测的最高峰,在它之后,人们的注意力转向其他星球。两艘“海盗号”在火星取得巨大成功,“水手 10号”拍下了水星表面的大部分地图。“先锋1号”成为第一个穿越小行星带的探测器,它在拜访木星后向太阳系外飞去,是第一个达到太阳系逃逸速度的人造物体。
1979年,由于行星排列恰好来到极其有利的位置,兩艘“旅行者号”开始了利用行星引力加速的“大巡游”,它们拜访了太阳系外侧的几颗巨大行星,发回史无前例的照片。“旅行者1号”至今仍能与地球保持联系,它已经离开太阳风的范围,进入恒星际气体,成为距离地球最远的人造物体,正向遥远的奥尔特云飞去。
第二宇宙速度
航天器最小发射速度是第一宇宙速度,指物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度,按照力学理论可以计算出v<sub>1</sub>=7.9 km/s。当航天器超过第一宇宙速度v<sub>1</sub>达到一定值时,它就会脱离地球的引力场而成为围绕太阳运行的人造行星,这个速度就叫作第二宇宙速度,亦称脱离速度。按照力学理论可以计算出第二宇宙速度v2=11.2km/s。
太阳系逃逸速度
就是第三宇宙速度,指的是从地球表面发射航天器,飞出太阳系,到浩瀚的银河系中漫游所需要的最小速度,按照力学理论可以计算出v<sub>3</sub>=16.7km/s。需要注意的是,这是选择航天器入轨速度与地球公转速度切线方向一致时计算出的v<sub>3</sub>值。如果方向不一致,所需速度就要大于16.7 km/s了。可以说,如今火箭可以突破该宇宙速度。
那些被近距离窥探的天体
从20世纪末起,更多的国家加入了空间探索的行列。同时,更多的天体成为探测目标。新的推进方式和飞行路线也得到了尝试。“信使号”描绘出了水星表面的全部地图;“麦哲伦号”用雷达测绘出金星的表面地形;“伽利略号”仔细研究了木星系统;“卡西尼-惠更斯号”探访土星家族,并窥探了土卫六浓密大气下的真面目;“新地平线号”成为发射时速度最快的探测器,首次近距离飞过冥王星,为这颗此前一直只是个模糊光点的矮行星拍下清晰照片。“乔托号”冲进哈雷彗星的彗发,拍下了它的彗核;“星尘号”采集了彗发和星际尘埃;“隼鸟号”从小行星取样返回;“起源号”采集了太阳风中的粒子,而我国的“嫦娥”系列也开始了对月球的探索……如今,还有多个空间探测器活跃在太阳系的各个角落,其中大部分在火星:加上2018年11月26日刚刚抵达火星的“洞察号”,在火星周围和表面一共有9个探测器还在工作。“破晓号”正在研究金星大气,“朱诺号”在极地轨道上观察木星,“黎明号”才刚刚从对灶神星和谷神星的任务中退休。新一轮空间探测的热潮正在掀起,还有更多前往太阳系其他天体的飞行器蓄势待发,将为我们带回更多的消息。
立足地球,仰望太空
除了飞往其他天体的探测器之外,还有另一类特殊的空间探测器,那就是空间天文台和各类天文卫星。在大气层外,空间天文台能够在会被大气吸收和遮挡的紫外、红外波段工作,也能在光学波段获得更为精美的图像。哈勃空间望远镜从1990年升空到现在,已经工作了28年,帮助天文学的各个领域做出突破性的发现。它的继任者是詹姆斯·韦伯空间望远镜,将会围绕日地第二拉格朗日点飞行,在红外和光学波段继续拓展前辈的观测成就。
人类的空间时代,毋庸置疑是从1957年10月4日开始的。“斯普特尼克1号”卫星在这一天发射升空,向地面发回单调的声音信号,随即拉开了以美苏争霸为基调的太空竞赛的序幕。第一个成功的空间探测器也是苏联发射的,1959年9月14日,“月球2号”探测器准确地撞上月面,成为第一个抵达月球的人造物体;三周后,“月球3号”飞掠过月球,发回第一张月背的照片,人类得以目睹月球背面的真容。
远征太阳系
在探索月球的同时,飞往太阳和其他行星的探测器也——踏上征途。奔月轨道实际上是一个相当扁的围绕地球的轨道,只是远地点的距离超过月球;而去往其他行星则需要达到宙速度,不再绕着地球运行。在前往行星际目标的空间探索上,美国取得领先:“先锋5号”“水手2号”和“水手4号”分别成为第一个成功飞往太阳、金星和火星的探测器。
在载人前往另一个天体之前,一些动物为宇航员打过前站,包括猴子、狗、乌龟和一些昆虫。美国的阿波罗8号率先完成载人的奔月行动,飞船环绕月球飞行,随后返回地球。接下来是阿波罗11号史无前例的登月壮举,从它开始,共有6个登月舱、12名宇航员踏上了月球表面。阿波罗系列行动至今仍是载人空间探测的最高峰,在它之后,人们的注意力转向其他星球。两艘“海盗号”在火星取得巨大成功,“水手 10号”拍下了水星表面的大部分地图。“先锋1号”成为第一个穿越小行星带的探测器,它在拜访木星后向太阳系外飞去,是第一个达到太阳系逃逸速度的人造物体。
1979年,由于行星排列恰好来到极其有利的位置,兩艘“旅行者号”开始了利用行星引力加速的“大巡游”,它们拜访了太阳系外侧的几颗巨大行星,发回史无前例的照片。“旅行者1号”至今仍能与地球保持联系,它已经离开太阳风的范围,进入恒星际气体,成为距离地球最远的人造物体,正向遥远的奥尔特云飞去。
第二宇宙速度
航天器最小发射速度是第一宇宙速度,指物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度,按照力学理论可以计算出v<sub>1</sub>=7.9 km/s。当航天器超过第一宇宙速度v<sub>1</sub>达到一定值时,它就会脱离地球的引力场而成为围绕太阳运行的人造行星,这个速度就叫作第二宇宙速度,亦称脱离速度。按照力学理论可以计算出第二宇宙速度v2=11.2km/s。
太阳系逃逸速度
就是第三宇宙速度,指的是从地球表面发射航天器,飞出太阳系,到浩瀚的银河系中漫游所需要的最小速度,按照力学理论可以计算出v<sub>3</sub>=16.7km/s。需要注意的是,这是选择航天器入轨速度与地球公转速度切线方向一致时计算出的v<sub>3</sub>值。如果方向不一致,所需速度就要大于16.7 km/s了。可以说,如今火箭可以突破该宇宙速度。
那些被近距离窥探的天体
从20世纪末起,更多的国家加入了空间探索的行列。同时,更多的天体成为探测目标。新的推进方式和飞行路线也得到了尝试。“信使号”描绘出了水星表面的全部地图;“麦哲伦号”用雷达测绘出金星的表面地形;“伽利略号”仔细研究了木星系统;“卡西尼-惠更斯号”探访土星家族,并窥探了土卫六浓密大气下的真面目;“新地平线号”成为发射时速度最快的探测器,首次近距离飞过冥王星,为这颗此前一直只是个模糊光点的矮行星拍下清晰照片。“乔托号”冲进哈雷彗星的彗发,拍下了它的彗核;“星尘号”采集了彗发和星际尘埃;“隼鸟号”从小行星取样返回;“起源号”采集了太阳风中的粒子,而我国的“嫦娥”系列也开始了对月球的探索……如今,还有多个空间探测器活跃在太阳系的各个角落,其中大部分在火星:加上2018年11月26日刚刚抵达火星的“洞察号”,在火星周围和表面一共有9个探测器还在工作。“破晓号”正在研究金星大气,“朱诺号”在极地轨道上观察木星,“黎明号”才刚刚从对灶神星和谷神星的任务中退休。新一轮空间探测的热潮正在掀起,还有更多前往太阳系其他天体的飞行器蓄势待发,将为我们带回更多的消息。
立足地球,仰望太空
除了飞往其他天体的探测器之外,还有另一类特殊的空间探测器,那就是空间天文台和各类天文卫星。在大气层外,空间天文台能够在会被大气吸收和遮挡的紫外、红外波段工作,也能在光学波段获得更为精美的图像。哈勃空间望远镜从1990年升空到现在,已经工作了28年,帮助天文学的各个领域做出突破性的发现。它的继任者是詹姆斯·韦伯空间望远镜,将会围绕日地第二拉格朗日点飞行,在红外和光学波段继续拓展前辈的观测成就。