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第28章 重大发明与发现(15)

2006年4月,“金星快车”进入了环金星轨道。这时,它与地球的直接距离为1.2亿公里,与金星的最近轨道距离为400公里,每9天环绕金星一圈。现在,“金星快车”还在执行着它神圣的使命。

2009年,科学家们在“金星快车”为金星南半球绘制的地图上发现了一种年代久远的花岗岩。由于花岗岩的形成与水以及板块构造息息相关,科学家据此推测:金星上曾经有过海洋,而且发生过板块移动,这些特性与地球十分相似,因而对金星进行研究有着深远的意义。

进军冥王星

冥王星是20世纪人类唯一没有探测过的九大“行星”之一。因此,在21世纪的深空探测中,冥王星成为了科学家们最感兴趣的一个探测目标。有意思的是,就在美国宇航局发射了“新地平线”号冥王星探测器后没多久,冥王星就“降格”为矮行星了。

冥王星位于太阳系边缘的柯伊伯带,距离地球约60亿公里。因为冥王星太小等原因,天文学家们一直在为它的“地位”争论不休。1930年美国天文学家汤博发现了冥王星,当时他估错了冥王星的质量,以为冥王星比地球还大,所以命名为大行星。但是经过近30年的进一步观测,发现它的直径只有2300公里,比月球还要小,等到冥王星的大小被确认,“冥王星是九大行星之一”早已被写入教科书了。然而冥王星是一个异类。它个头太小,轨道太扁,有时竟跑到海王星轨道的内侧,而且轨道平面相对于地球轨道平面有很大的倾斜,而不像其他行星轨道基本上与地球轨道位于同一平面上。这些特征使冥王星的行星地位很不稳定。此外还有3颗类似冥王星的天体一直未得到“行星”地位,其中一颗是1978年发现的“卡戎”。起初,它被看做是冥王星的卫星,但冥王星的质量大约只有卡戎的10倍。如果冥王星继续坐在第九大行星的交椅上,包括卡戎在内的三颗行星的“名分”如何处理,以后再发现这类天体又如何处理,都成了摆在天文学家面前的难题。是否要给冥王星“正名”成为了2006年8月召开的国际天文联合会第26届大会上争议的焦点,为此,与会的天文学家们进行了行星定义的表决投票,最终使冥王星从九大行星中出局,与“卡戎”等三颗行星一道被认为是“矮行星”。而这时,美国的“新地平线”号探测器已经在飞往冥王星的路上了,它的任务之一便是获取冥王星及其“卫星”卡戎的地质构造、地表土壤结构、大气成分及大气温度等信息,从而揭开它们的身世之谜。

“新地平线”号长2.1米,重量接近1吨,它是2006年1月19日由美国“宇宙神”运载火箭发射升空的。这枚宇宙神运载火箭前所未有地捆绑了5个固体燃料推进器,推动力非常强劲,所以在“新地平线”号成功与运载火箭实施分离之后,时速已经高达5.8万公里,成了迄今为止人类发射的速度最快的太空飞行器。

尽管飞行速度极快,无奈地球与冥王星之间相隔太远,所以“新地平线”号此行仍需要至少9年半时间才能到达目的地。为了尽可能节约能量,“新地平线”在大部分飞行时间里都将处于“休眠”状态,每个星期向地球发送一次信号,“汇报”其状况。地面上的科学家将每年唤醒它一次,对其设备进行检查。

如果一切按照计划顺利进行,“新地平线”号将在2015年3月,也就是到达冥王星前四个月开始收集冥王星及它的卫星的资料。此后,“新地平线”号接近冥王星,在其南半球约9600公里处高速掠过。而“卡戎”星当时在冥王星另一侧,探测船需经过冥王星后,再回头探测“卡戎”。在完成对冥王星及“卡戎”的探测后,“新地平线”号将飞向柯伊伯带,从此一去不返。

柯伊伯带是太阳系内结构最为庞大的小行星系统,约有50万颗小行星,还有大量的岩石和冰态物质,有些是太阳系在46亿年前形成之初的残留物质。科学家希望通过研究这里的天体,发现太阳系的演化过程。

寻找外星人的“先驱者”

偌大的宇宙空间,除地球上有生命和人类文明以外,是否还存在“外星人”和地外文明?关于这个问题,一直存在着两种截然不同的意见。一种意见认为,太阳系有行星和生命,宇宙中像太阳这样的恒星和像太阳系这样的星系有许许多多,不能想象仅在地球上才拥有生命。持反对意见的论点也极简单,地球上的智能生物是经过40亿年连续不断的进化“突变”诞生的。要将这个过程再重复一次的概率几乎等于零,因此宇宙不存在外星人。为了弄清这些问题,美国率先派出了一个“特使”到浩瀚的宇宙空间去寻找自己的伴侣,它就是“先驱者”10号行星探测器。

先驱者10号是于1972年3月2日先踏上征途的,经过1年零9个月的长途跋涉后,它穿过危险的小行星带,闯过木星周围的强辐射区,于1973年12月3日与木星相会。它飞临木星时,沿木星赤道平面从木星右侧绕过,在距木星13万公里的地方穿过木星云层,拍摄了第一张木星照片,并进行了十多项实验和测量,向地球发回第一批木星资料,为揭开木星的奥秘立下了头功。

1976年,“先驱者10号”掠过土星轨道。1979年它飞过天王星轨道。1983年6月它飞过海王星轨道。1989年5月,它飞过冥王星轨道,带着给外星人的“礼品”——“地球名片”,向银河系漫游而去。

“地球名片”是一块长13.5厘米、宽7.5厘米的镀金铝板,上面记载着有关地球在宇宙中的位置和探测器建造、发射时间的信息。其中,太阳的位置是用它与14颗脉冲星的相对位置关系来表示的。铝板上还绘有太阳系的图案,太阳与当时的九大行星按由内向外的顺序画出,圆圈的大小代表星体的相对尺寸。从左数第四个小圆圈发出的曲线表示“先驱者”号探测器的太空旅程航迹:由太阳系的第三颗行星——地球出发,绕过第五颗行星——木星,向太阳系外飞去。最后,铝板上还刻有地球上裸体男女的形象,男人举起右手表示向外星人致意。在他们身后,是相同比例的“先驱者”号飞船的轮廓。这张“地球名片”的用途非常明显:期望宇宙中能有高智能生物截获它,并从这些图像和符号上得知银河系中的太阳系内有一个地球,地球上有生命存在。特殊的材料和加工工艺可以保证这张名片在星际空间中暴露数亿年而不变形、不变质。

2003年,高速飞行了30年的“先驱者10号”已经远在太阳系之外,这时,它距离地球120多亿公里,它发出的信号需要11个多小时才能到达地面!而且信号已经极其微弱。考虑到巨大的花费和发回的科学数据越来越少,2003年2月26日,美国宇航局宣布,由于“先驱者10号”的能量几乎已经耗尽,科学家已经不再指望和它取得任何联系。

现在,“先驱者10号”仍然在以4.8万公里的时速继续着它的漫长太空旅程,预计它将在大约200万年后抵达著名的黄道十二星座之一——金牛座。其实,200万年里人类早就可以找到办法超越“先驱者10号”了,但它在科技史上的意义却永远无法被超越。

1973年4月5日,美国又发射了一颗携带着一张“地球名片”的行星探测器——“先驱者”11号。它在探测了土星之后,于1989年与“先驱者”10号一起飞离了太阳系。现在,“先驱者”11号仍在飞行,但与地球的联系也已中断。

星际“旅行者”

“先驱者”号探测器升空五年之后,美国宇航局又发射了比“先驱者”号大三倍而且更加先进的“旅行者”号探测器,它们的任务同样是探索行星、探测星际空间,寻找地外文明。

“旅行者”号包括“旅行者”2号和“旅行者”1号,它们分别发射于1977年8月20日和9月5日。虽然“旅行者”1号的发射时间晚于“旅行者”2号,但100天后,它就超过了“旅行者“2号,先期飞往木星。

1979年3月5日,旅行者1号在距木星27.8万公里处传回第一批木星彩色照片,发现木星有厚30公里、宽5800公里的光环,有长3万公里的极光。“旅行者1”号还就近探测了木星的前5颗卫星,发现木卫一有9座喷发的火山,是火山活动最剧烈最频繁的天体;并发现了木卫十四、土卫十五、土卫十六3颗新卫星。

1980年11月,“旅行者”1号在距土星124公里处掠过土星,自动发回了1万多张关于土星以及它的环和卫星的彩色照片和各种数据,其中一些新发现使科学家们大吃一惊。过去认为土星的六条光环整齐匀称地展现在宇宙空间,通过这次“旅行者1号”的实地探测,发现它比原来所知道的要复杂得多。在它的环平面内有数百条,甚至数千条大小不等的环。另外,科学家还发现,土星的卫星土卫六不像过去人们认为的那样是太阳系里最大的卫星,它的直径只有4828公里,而木星的卫星——木卫三的直径是5150公里,所以土卫六只好退居第二。土卫六是太阳系中目前所知的唯一有大气的卫星,过去认为其大气主要是由甲烷组成的,而这次发现,组成土卫六大气的主要是氮,约占98%,甲烷还不到1%。

在先后探测了木星和土星后,1988年11月,“旅行者”1号开始飞离太阳系,进入广阔的宇宙空间遨游。

“旅行者”1号上除了携有科学仪器外,还携带了一张被称为“地球之音”的铜质磁盘。它其实就是一个留声机唱片,并配备一个内藏的留声机针。这个磁盘是在1977年“旅行者”1号发射前装载的,其用意是让外星生命偶然发现这个人造工艺时,能够收到来自地球人的问候。磁盘中的内容除了用象形文字显示的播放方法外,主要包括用55种人类语言录制的问候语和各类音乐。这些语言包括古代美索不达米亚使用的阿卡得语等非常冷僻的语言。其中英语语言的问候语翻译成汉语是:“行星,地球的孩子向你们问好。”当时的联合国秘书长瓦尔德海姆的声音也录在了磁盘上面。此外,磁盘上面还有美国前总统卡特的一份书面问候,内容是:“这是一份来自一个遥远的小小世界的礼物。上面记载着我们的声音、我们的科学、我们的影像、我们的音乐、我们的思想和感情。我们正努力穿过我们的时代,进入你们的时代。”磁盘上还有一个90分钟的声乐集锦,主要包括雷声、海浪撞击声、鸟鸣等自然界的各种声音以及27首世界名曲,其中包括中国京剧和古曲《高山流水》,另外,磁盘上还有115幅影像,包括太阳系各行星的图片、人类的性器官图像及说明等。

1998年,“旅行者”1号越过了美国宇航局于1972年发射的“先驱者”10号探测器,成为距地球最远的人造物体。此外,它还是飞行速度最快的人造天体。这是因为自升空以来,它曾几次受惠于引力加速。如今,“旅行者”1号已经达到了第三宇宙速度。

截至2009年2月1日,“旅行者”1号离太阳的距离约为162亿公里,正处于被称为“日鞘”的区域。现在,“旅行者”1号每天都要行进数百万公里,并不断向地球传回此前人类从未探索过的外太空的信息。

“旅行者1”号现在的任务已经变为探测“太阳风顶”,并对太阳风进行粒子测量。虽然“旅行者”1号的设计使命仅为5年,但在航行30多年后它状态仍然良好。科学家认为它在2020年前仍然能继续提供足够与地球联络的电力。

功勋卓著的“旅行者”2号

“旅行者”2号是早于“旅行者”1号发射的一艘行星及星际探测器。与“旅行者”1号一样,它也携带了一张“地球之音”磁盘,而且也担负着探测木星和土星的任务。不同的是,“旅行者”2号在探测完木星、土星后,还要探测天王星和海王星,帮助人类揭开这两大行星的奥密。

“旅行者”2号于1977年8月20日发射,两年后,它考察了木星,1981年8月又探测了土星。在太空中飞行8年零3个月后,“旅行者”2号于1986年1月24日到达天王星附近,开始用它携带的各种现代化科学探测仪器,对这颗神秘的大行星进行了人类有史以来首次近距离考察。

天王星是天文学家发现的第一颗大行星。1781年,英国的业余天文学家赫歇耳在用自制的15厘米反射望远镜作巡天观测时,意外地发现了它。在这以前人们一直认为,太阳系除地球之外,只有金、木、水、火、土五大行星。从那以后205年过去了,天文学家坚持不懈地观测天王星,但是收效很小。这主要是因为,天王星离地球太远了,大约29亿公里,即使用最大口径的望远镜,也只能看到一个淡绿色的小圆面。因此,多少年以来,科学家一直盼望着有一天能借助太空探测器对天王星进行考察。

“旅行者”2号没有辜负天文学家的期望,它拍摄了大量的天王星及其卫星的特写照片,第一次把神秘莫测的天王星一览无余地展现在了世人眼前。

长期以来,天文学家一直对天王星的比重感到疑惑。天王星的体积是地球的64倍,而重量只是地球的14.6倍,也就是说天王星的密度不到地球的1/4。这是怎么回事呢?科学家根据“旅行者”2号发回的数据资料分析,认为天王星上有大量的气体,而这些气体只有彗星上才存在。于是天文学家们推断,天王星是由几百万个彗星组成的一个巨大方块。而地球却是由铁石组成的,所以密度比天王星大得多。天王星的表面覆盖着什么?这也一直是个谜。现在科学家们发现,天王星的表面覆盖着深达几千公里的海洋。因为彗星主要是由冰块组成的,冰块在冲撞时产生的高温,又使冰块融化成高温的水,同时天王星外面还包围着几千公里厚的大气,在巨大的大气压力下,水虽然温度很高,却没有沸腾。通过以往的地面观测,天文学家发现天王星有5颗卫星,而这次“旅行者”2号又发现了15个!

结束了对天王星的探测以后,“旅行者”2号又按照预定计划飞往海王星。经过长途跋涉,1989年8月25日,“旅行者”2号从距海王星4800多公里的最近点飞过海王星,前后共发回6000多张照片。这是人类有史以来从最远距离,接收来自另一颗遥远行星的照片。由于与地球的距离太远,信号从海王星发回地球,以每秒30万公里的光速传输,也要花4小时零6分钟的时间。这些信号到达地球时已经非常非常微弱,美国宇航局仅靠一座直径60米的巨型天线无法接收到它的信号,需要把设在四大洲上的38座巨型天线连成一个超级天线阵,才能捕获到它微弱的信号。这些信号经过计算机处理,转换成图像显示在荧光屏上,人们才能观看其壮景。

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