宇宙探测器_科普之友

星河灿烂，深空路遥。当第一颗人造卫星进入地球轨道飞行之后不久，人类向地外星球进军就提上了日程。现在，人类制造的宇宙探测器不仅为类登上月球开辟了道路，而且已经遍访了太阳系的各大行星，同时正在向太阳系外更遥远的星球跋涉。
　　
　　人类对深空的探索和研究，具有重要的科学价值和社会影响。首先是利用航天技术的优势，更加全面地了解和认识日地空间环境，例如考察高空辐射带，宇宙射线，太阳风等对地球上生态的影响；其次，开发太阳系资源，在月球，火星上建立永久性空间基地，甚至为向这些地外星球移民创造条件；再次，通过对各大行星形成的研究，考察地球形成的历史，探索生命的起源，同时发现更多的新天体，揭开宇宙演化的奥秘，寻觅宇宙人的踪迹等等。第一个月球探测器进入太空30多年以来，人类已经有计划，有步骤地对太阳系各个天体进行了广泛考察，获得了极其丰富和宝贵的资料，加深了人们对太阳系空间的认识，甚至改变了过去长期建立起来的旧观念，并为进一步征服太阳系创造了条件。
　　
　　深空探测首先从飞往月球开始，然后摆脱地球的束缚，向地球的近邻金星和火星进发，在周游太阳系后进入更加广阔的宇宙世界。最初，宇宙探测器只是小心翼翼地掠过这些天体，在轨道上对其周围的环境窥视，随后便大胆地采取硬着陆和软着陆方式降落到天体上实地考察，像月球，金星，火星上都已留下过探测器的足迹。
　　
　　月球是人到深空探访的第一个目标。通常，月球探测器由地面发射升空后，先进入圆形停泊轨道；然后，探测器再加速进入地月转移轨道，这时轨道以地心为焦点的圆曲线；月球探测器沿着转移轨道迳直飞抵月球附近，进入月球引力作用范围，此时轨道形状转为以月心为焦点的双曲线；探测器再利用制动火箭减速飞行，使双曲线轨道变为椭圆轨道绕月球飞行，最后到达月球。月球探测器从地球飞到月球的时间，按这条轨道飞行一般需要5天。
　　
　　因为从地球飞往行星的路途遥远，火箭不能带更多的燃料，必须尽可能节约燃料，选择一条飞往行星的捷径。1925年奥地利科学家霍曼（W·Hohmann）首先提出飞向行星的最佳轨道只有一条，就是与地球轨道及目标星轨道同时相切的双切式椭圆轨道。这条最佳轨道叫霍曼轨道。它利用地球和行星的公转运动，使探测器仅在初始阶段得到必要的速度，然后大部分时间是惯性飞行，这就节省了燃料，只是飞行的时间较长。如果从地球起飞的初速度大约每秒11.5千米，那么沿着这条轨道飞往金星，单程需要约146天；如果从地球起飞的初速度为每秒11.6千米，则单程飞往火星需要259天左右；飞往水星的初速每秒14.2千米时，单程大约需1000天。如果要飞往土星，需2200天；飞往天王星要5800天；飞往海王星要13000天。这只是以目前火箭技术达到的水平而言。将来如果研制成性能更好和推力更大的火箭，如采用原子火箭，光子火箭，则可中途加速，或接近直线飞行，就会缩短星际航行的时间。
　　
　　迄今，各种宇宙探测器已先后对月球，水星，金星，火星，木星，土星，天王星，海王星，冥王星，哈雷慧星以及许多小行星，卫星进行了距离或实地考察，获得了丰硕的成果。像金星终日蒙上的一层密雾浓云及温暖世界，火星上的所谓人工运河和生命存在之谜，土星的奇异光环和卫星家族，最大的木星及其极光景观等，通过探测器的探访，大都陆续寻觅到了答案，而且不断获得新的发现，在人们面前展现出一幅崭新的太阳系面貌。现在，先驱者11号和旅行者2号探测器经过10年的漫长旅途，在造访众多行星之后，已经飞到了太阳系的边缘。它们肩负着人类神圣的使命，奔向更加遥远的恒星世界。形形色色，多姿多采的宇宙探测器必将在探索太空，开发宇宙中建立新的功绩。
　　