自动行星际站航海者。发明和生产的历史

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自动行星际站航海者。发明和生产的历史

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Voyager（英文voyager，源自法语voyageur - “旅行者”）是1977年发射的两艘美国航天器的名称，也是该系列飞行器参与探索太阳系外行星的项目的名称。

航海者系列中总共有两艘飞行器被制造并送入太空：航海者 1 号和航海者 2 号。这些飞行器是在美国宇航局喷气推进实验室（JPL）制造的。该项目被认为是行星际研究历史上最成功和最富有成效的项目之一——旅行者号首次传输了木星和土星的高质量图像，旅行者二号首次到达天王星和海王星。航海家号是第三和第四艘飞行计划规定在太阳系外飞行的航天器（前两艘是先锋 2 号和先锋 10 号）。航海家一号成为历史上第一艘到达并超越太阳系边界的航天器。

Voyager系列飞行器是高度自主的机器人，配备了用于探索外行星的科学仪器，以及自己的发电厂、火箭发动机、计算机、无线电通信和控制系统。每台设备的总重量约为721公斤。

自动行星际站 Voyager
航海者一号发射

1960年代后期，美国国家航空航天局（NASA）决定进行Grand Tour实验，其设想如下。

通常一艘航天器可以到达一颗行星。但有时，每隔几十年一次，太阳系的行星似乎一个接一个地排成一列，飞行轨迹可以一下子划过好几颗。类似的情况应该在 1970 世纪 1980 年代末 - XNUMX 年代初出现，美国人开始一次飞行检查所有行星，从火星开始。为此，他们决定使用所谓的引力机动，当航天器追上行星并“拉动”它，加速和转动时。但是“大巡回赛”没有足够的资金；我们不得不将自己限制在巨大的行星上。航海者计划在五年的开发和十二年的运营工作中耗资九亿美元。

自动行星际站 Voyager
航海者二号——太空探测器

1977年798-XNUMX月，发射了两个自动行星际站“航海者”，每个重XNUMX公斤。它们的设置方式相同。

航海者号最显眼的部分是直径为 3,66 米的高定向天线杯，它提供与地球的通信。在天线的后侧有一个用于服务仪器的密封隔间，它具有十面体棱柱的形状。它包含无线电系统、带车载电子计算机的控制设备、转向电机、电源转换器；热控系统的散热器安装在车厢的三侧。

该站由安装在三根棒中一根上的三台放射性同位素发生器供电。飞行开始时发电机的功率达到了 431 瓦。

科学仪器位于另外两个杆上。其中一台安装了四个磁力计，另一台安装在转盘上、两台带长焦和广角镜头的电视摄像机、紫外线和红外线光谱仪、宇宙辐射探测器、带电粒子等等。

这些站点总有一天会超越太阳系，并可能被地外文明发现。因此，在设备上安装了一个容器，其中记录了时任联合国秘书长库尔特·瓦尔德海姆的地址、60 种语言的问候、地球的声音和噪音，总时长为 110 分钟和 115 个图像。

航海者一号于 1 年 5 月 1977 日发射升空。从同年的 10 月 8 日到次年的 5 月 1979 日，他穿过小行星带，并于 12 年 1980 月 XNUMX 日接近木星，XNUMX 年 XNUMX 月 XNUMX 日 - 与土星。

航海者 2 号发射时间较早 - 20 年 1974 月 9 日，但发射的轨迹不同，速度较慢。它于 1979 年 26 月 1981 日到达木星，2 年 101 月 1 日，航海者 11 号在距离土星 10 公里处跟随其前身。该站的仪器使澄清航海者 70 号和先驱者 2 号首先探测到的一些现象的性质成为可能。因此，土星环图像的分辨率提高到 4 公里（而不是第一次会议时的 XNUMX 公里），并揭示了编织环的最精细结构。在最接近的那一天，航海者 XNUMX 号拍摄了多节和偏心的 F 环。分辨率为几公里的图像揭示了构成环的 XNUMX 个组成部分。可以区分在不同地方缠绕在一起的线，以及在其他地方平行延伸的线。在几千公里的某些间隔处发现了凝结物和结点。

航海者 2 号还提供了有关土星卫星的更多信息。空间站经过泰坦、瑞亚和特提斯。在 Rhea 和 Dione 的轨道区域，他发现了一个等离子环，加热到太阳系任何地方观察到的最高温度。结果证明，等离子体的温度是日冕的三百倍，是木星周围环境的两倍。

与土星成功相遇后，这些站点完成了航海者计划的“最低限度计划”。土星通过后的第一台仪器“翱翔”在黄道平面上方，它不再注定会在途中遇到行星。但是航海者 2 号被土星的引力场偏转成一条可以到达天王星和海王星的轨道。该计划的“积极分子”准备克服所有财务和技术问题，以实施“大旅行”项目的想法。 1981 年 XNUMX 月，NASA 正式批准了向天王星的“投掷”。

1985 年 XNUMX 月，导航出现困难，这迫使我们重新计算接近该站的天王星的质量，以便计算出的轨迹再次与真实轨迹重合。

30 月 10 日，该站发现了一颗以前不为人知的天王星卫星，位于米兰达轨道和环外边界之间。直到最接近乌拉尔的那一刻，才发现了 40 颗新卫星。它们的直径为 80-160 公里，第一颗卫星除外，直径为 XNUMX 公里。

14 年 1986 月 12,9 日，当航海者号距离目标 XNUMX 万公里时，拍摄了一系列长达四个小时的天王星盘面图像，其中在行星探索史上首次详细记录了看到了大气层——一颗新月形的云在行星的边缘附近闪耀。

17 月 9,1 日，XNUMX 万公里外的长焦相机拍摄到一颗巨大的行星，看起来像一个绿蓝色的球。

经过天王星后，该站成功“滑行”到海王星的飞行路径上，现在几乎没有人怀疑即将到来的成功。评估空间站的状态后，专家们对即将到来的会合点的细节进行了调整。在 1986 年 29200 月的头几天，美国宇航局宣布航海者号路径比海王星的预期距离更远，因此距离它的卫星海卫一更远。辐射带的危险、组成环的大小不明的碎片、磁场和其他类似问题迫使海王星飞行的假定点距离为 40000 公里，海卫一为 13 公里。为此，计划于 1987 年 XNUMX 月 XNUMX 日进行轨迹修正。

1987 年，Voyager 的机载计算机软件再次被替换为拍摄时更低的照度和更长的曝光时间。已采取特殊措施提高转盘与科学仪器的稳定性。决定减慢平台的移动速度以防止图像模糊。与天王星会面之前，航海者一号上进行了新操作模式的测试。

美国宇航局深空通信站主天线直径从64米增加到70米。反过来，美国国家科学基金会的天线、澳大利亚和日本的射电望远镜与 NASA 跟踪站组合成一个综合体。

从1989年310月开始，在距离目标2亿公里的地方，航海者二号开始拍摄海王星。与天王星平淡无奇的圆盘不同，云层在海王星的图像中已经可见，分辨率只有大约 3 公里。 1989 年 23 月 1989 日，该站的摄像机揭示了海王星大气中的一个结构，其形状和相对大小与木星的大红斑相同。在重新分析图像后，科学家们确信这种大气现象的迹象至少从 XNUMX 年 XNUMX 月 XNUMX 日开始就出现在照片中。随后，它获得了大黑斑的名称。

太阳系外航天器出口（点击放大）

5 月 1989 日，在仪器校准开始的同时，航海者号开始了一次特殊的成像会议，在此期间，行星圆盘的图像每绕其轴旋转五分之一就被传输一次。 30 月中旬，照片传回地球，揭示了海王星的第一颗未知卫星，该卫星于 50 年获得临时名称。八月初，已经宣布发现四颗新卫星。所有这些都记录在 400 月 50 日拍摄的一张照片中。新卫星是大小从 90 到 6 公里不等的黑色无形块。随后又发现了两颗直径分别为XNUMX公里和XNUMX公里的卫星。 XNUMX 月 XNUMX 日，开始研究海王星的热平衡和行星盘的高分辨率成像。

以下发现与海王星环有关。该站拍摄的照片是在最接近海王星之前一周多拍摄的，最初证实了海王星周围存在开放弧。然而，随着站台离目标越近，图像上的电弧丝出现得越充分，最终在不同区域变成不同密度的圆环。总共确定了四个海王星环。

24月2日晚，航海者4895号在绕海王星北极运行时，经过了离海王星最近的距离——距离云层上边界XNUMX公里。就在两个小时前，该站拍摄了海王星大气层的最佳照片。

在与海王星相遇后的 4 小时 15 分钟，航海者二号在海王星引力场的影响下，距离海王星最大的卫星海卫一 2 公里。一个充斥着冰状粘稠熔岩、液态泥浆盆地和湖泊的山脊断层的未知世界出现在地球人的眼前。卫星的直径竟然是38600公里。 2730 月 9 日，宣布在海卫一上发现了一个活跃的间歇泉。 24 月 99920 日从 XNUMX 公里的距离拍摄的一张照片显示，暗物质喷射高达 XNUMX 公里的高度。据科学家称，这种物质是含有有机分子杂质的氮气，使其呈现深色。

航海者数据使澄清海王星另一颗已知卫星 Nereid 的直径成为可能。它的直径是340公里。

在与海王星相遇期间，航海者 2 号的工作能力几乎达到了极限。总共进行了大约 80 次不同的操作，包括使用科学仪器对平台进行 9 次平稳转动。拍摄时的曝光时间达到了十分钟，每次都可以避免图像模糊。

在海王星家族通过后，该站“潜入”黄道平面下方，并以五十度角开始朝恒星 Ross 248 的方向远离太阳系，它显然将在 42000 年到达. 航海者号任务的行星部分结束，他们的成像系统在拍摄完最后一系列照片后关闭。尽管如此，两艘航海者号的电力系统资源将允许在相当长的时间内传输有关现在星际介质状态的科学信息。

在此期间，地球上收到了超过十万张有关所有巨行星及其周围环境的图像和其他信息。

航海者号获得的科学信息不仅可供世界各地的科学家使用，而且可供整个国际社会使用。空间站拍摄的行星照片登上了流行杂志的封面，将人类介绍到太阳系最偏远的角落。

作者：Musskiy S.A.

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