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标 题: 别了，"伽利略" 木星探测器
发信站: 哈工大紫丁香 (Tue Dec 16 18:27:06 2003), 站内信件
2003年9月21日，美国 "伽利略"木星探测器在第34次环木星运行时，在人工控制下如
期坠入木星大气层销毁，从而完结其14年的太空探索使命。这也是美国自1999年以来首次
控制探测器在地球之外的行星上坠毁。
美国航宇局（NASA）位于加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室（JPL）对外宣布，
该实验室在当地时间21日下午3∶40与"伽利略"探测器彻底失去了联系，比预定的时间早了
2min36s。
大约有1000多名曾经参与过"伽利略"工程研制的科学家来到喷气推进实验室，一起与
"伽利略"做最后的告别。"伽利略"项目组成员罗塞琳·罗普斯称告别仪式可谓悲喜交加，
她说场面非常感人，很多参加告别仪式的人是多年前为'伽利略'工作过的，有人退休了，
有人转而从事其他的职业，这就像一个大家庭的聚会。"罗普斯同时说，告别仪式就像跟一
个老朋友说再见一样。
"伽利略"于1989年用阿特兰蒂斯号航天飞机发射成功，到目前为止已经旅行了2846×
108km，并超期服役了6年。它共绕木星飞行了34圈，且在1995年向木星表面释放了1个子探
测器，首次获得关于木星大气层的第一手资料。它还同时探测到木星的卫星欧罗巴(Europ
a，即木卫2)、甘尼米(Ganymede，即木卫3)和卡利斯托(Callisto，即木卫4)表面结冰的地
壳下可能有海洋存在的证据，并对另一卫星艾奥(Io，即木卫1)的火山地形进行了观测。由
于"伽利略"燃料严重不足，为了避免与木卫2相撞并造成有害影响，因而NASA有意安排"伽
利略"去撞击木星。
1 揭开木星的面纱
1608年，荷兰一家眼镜店的工人利铂希偶然地用2个镜片对叠时发现，远处的目标显得
很近。他又用一个圆筒，两端装上透镜，就成了一架望远镜了。1609年7月的一天，意大利
科学家伽利略听到了利铂希的故事马上开始研制望远镜，经过多次试验，终于造出一架能
放大9倍的望远镜。同年12月，他又造出能放大33倍的望远镜，并用它第1次发现了木星的
卫星。之后，他又发现了3颗木星的卫星。这4颗卫星就是木卫1、2、3、4。为了纪念他，
大家又把它们称做"伽利略卫星"。400多年之后，为了纪念这个伟大的科学家，美国以他的
名字命名了世界第1个大型木星探测器，对木星进行了专访，它就是"伽利略" 木星探测器
。
那么，探测木星有什么意义呢？木星是太阳系九大行星中最大的一颗，并有16颗卫星
，很像是一个微型的太阳系，故科学家认为，了解它有助于揭开行星系统的起源之谜，找
到太阳系形成和演化的模型。
木星的直径达14.28×104km，体积是地球的1316倍，质量为地球的318倍。在地球上用
望远镜看到木星表面有连绵不断而又明亮的条纹形状。它拥有浓厚的大气层，其厚度超过
地球大气层的10倍，足有1×104km。木星大气成分主要是氢和氦，还有氨、甲烷等。由于
木星的表面温度在零下140℃左右，所以尽管氢气和氦气不会因寒冷而液化，但氨和水分却
都冻结成颗粒状，这就构成了木星的厚厚云层。木星的表面除了条纹之外，还可看到呈卵
圆形的"大红斑"，它长有5×104km，宽有1.1×104km，其大小、颜色和位置在不断变化，
已发现300多年了，它的形成始终是个谜。
木星大约每11.86年绕太阳公转一周，可是木星的自转周期却大约只有9h50min。与地
球一天24h相比，木星自转速度快得惊人。由于木星自转太快，因此它并不是球形，而是沿
赤道隆起、上下扁平耐智蛐巍Ｄ拘腔褂辛礁鎏氐悖旱谝唬拘鞘且桓瞿诓烤哂腥饶艿男行
牵蚩罩猩⒎⒌娜攘渴撬犹裟抢锝邮盏降娜攘康?～2.5倍；第二，在木星背着太阳
的一面，发现了3×104km长的北极光，这是太阳系行星中除地球以外发现的惟一的北极光
。
据推测，木星与太阳极其相似。木星为液体表面，有一个很小的铁硅固体核。其周围
有一个巨大的行星环。
第1批访问木星的是先驱者－10和11两个探测器，它们是采用在行星际漫游的方式进行
探测的多面手，先后探测了木星及其卫星、土星及其卫星等。1972年3月2日发射的先驱者
－10探测器，于1973年12月在距木星13×104km附近飞过，它在穿过木星云层时拍摄并发回
300多幅木星及其卫星的照片，提供了木星的第一幅近景图像。先驱者-10是首次飞过木星
并首次发回木星照片的探测器。它发现木星有辽阔的磁场和巨大的辐射带，分析了木星大
气中的气流情况，得出木星由近似于土星光环的昏暗光环环绕，首次发现木星主要由液体
和气体构成。1973年4月5日先驱者－11探测器升空，1974年12月5日它在距木星4.2×104k
m的木星北极上空掠过，发回了探访木星的一批照片。
后来，美国又发射了旅行者－1、2探测器。1977年9月5日发射的旅行者－1探测器，于
1979年3月5日到达距木星27.8×104km的地方，它向地面发回第一批极为清晰的木星彩色照
片，并靠近探测了木星的前5颗卫星的情况。照片中显示木星有一个光环系统，它由大量暗
黑的碎石块构成，每个石块大小从数十米到数百米，它们绕木星旋转。木星环最明亮部分
宽约6000km，厚度不超过30km，距木星中心12.8×104km。在木星背阳面的照片上，发现长
达3×104km的北极光。木星的大红斑在不停地运动，还有波动的大气环流。在所拍木卫1的
照片上，第一次看见了地球以外的火山爆发景象，上面没有陨星撞击坑；在木卫2上同样看
不到大的陨石坑；在木卫3的表面有一种因冰壳损坏而变形破裂的条带图案，且缺少山脉；
木卫4主要由水冰与岩石混合而成；木卫5是一块暗红色的大石头，形状很不规则，布满撞
击坑，直径大约150km。1977年8月20日发射的旅行者－2探测器，于1979年7月9日与木星会
合，距离最近时超过64×104km。从它拍摄回的照片上发现了木星的第14、15、16颗卫星，
证实了有木星环，木卫1上有爆发的活火山，木卫2、3和4的表面存在水冰等。
不过，旅行者－1、2对木星的探测也是走马观花，无法详细了解这一太阳系中最大的
行星。它们都没有带着陆舱，并且是在飞越木星和土星等行星时从很远距离进行探测，所
以图像清晰度差，探测时间短，数据不全面。
为解开木星之谜，美国于1989年10月18日发射了世界第1个木星专用探测器"伽利略"。
2 "伽利略"给美国空间科学带来生机
自1976年美国发射了旅行者号探测器之后，美国的行星探测进入低潮，这主要是国会
压缩空间科学经费，且里根政府认为空间探测花费巨大而没有实效，从而使航宇局把全部
财力都集中到航天飞机的研制上。后来又认识到空间探测对美国乃至人类的未来有重要意
义，因而再次掀起行星探测的热潮。不过，由于挑战者号航天飞机的爆炸，使其推迟了几
年，最后终于在1989年成功发射了"麦哲伦"金星探测器和"伽利略"木星探测器两种新型探
测器，大大提高了美国的空间探测能力。
经过10年的准备，美国于1989年10月18日由阿特兰蒂斯号航天飞机把价值15亿美元的
"伽利略"木星探测器带上太空并施放入轨。为了节省能量，它2次飞经地球，1次飞经金星
，以便借力加速飞行。经过6年的长途跋涉才抵达木星。
"伽利略" 木星探测器重2718kg，由轨道器和子探测器组成，其中带有测量大气化学成
分的中性质谱仪等仪器的子探测器，于1995年7月13日与轨道器分离，它于同年12月８日以
17×104km /h速度进入木星大气层。在木星大气层中飞行考察的75min中，它向运行在20×
104km高的轨道器发回了探测数据，然后再由轨道器把数据发回地球。这是人类首次对木星
大气进行原位测量。子探测器收集了木星大气的化学成分、压力、辐射强度、风速、温度
、雷电和云层高度等数据，发现木星的大气层上层里存在水上升和下降的现象，使紧连着
沙漠般干燥的云层里产生雷暴活动。
其轨道器重2378kg，载有近红外质谱仪、磁强计、等离子探测器和尘埃检测计等，由
2台同位素热电发生器提供480～570W电力，探测数据通过直径５m的伞状高增益天线传回地
球。它在1995年12月７日抵达木星轨道后，绕木星飞行，并飞临木星几颗卫星，对它们进
行了近距离探测。它对木星的观测距离比旅行者号探测器近20倍，发回照片的清晰度比旅
行者号高50倍以上，探测结果与科学家以前的推测有许多不同。它使人类首次完整地观测
到木星、木星卫星及其磁场，是20世纪最重要的行星探测活动之一。
"伽利略"原定工作到1997年，但该探测器抵达木星后，一直进行了卓有成效的探测，
于是美国航宇局几次延期它的工作寿命。例如，2000年使它与1997年10月升空的"卡西尼"
土星探测器在木星附近会合，对木星开展一次联合探测，主要研究太阳风对木星周围磁场
的影响。
值得一提的是，1994年7月22日，在"伽利略"到达距木星1亿多千米的地方时，观测到
苏梅克-列维9号彗星的碎片与木星相撞的壮观景象，发回了第1张相撞的图像。它还捕捉到
最后1块彗星碎片撞击木星的情景,这在当时轰动了全球。苏梅克博士于1997年因车祸逝世
，其骨灰于1999年由"月球勘探者"探测器送到月球上安葬，成为世界上第1个地外星球上的
人。
"伽利略"早已完成了对木星及其卫星2年的第1阶段考察，后又开始"超期服役"，着重
对木卫2进行近距离考察，计算其上有多少个陨石坑以便确定"年龄"，探测正在喷发的活火
山及寻找存在液态海洋的其他证据。1996年6月，它拍摄到清晰的木卫2照片，根据照片科
学家推测木卫2冰冻的表层下面可能存在海洋，而且蕴含的水量可能是地球上水量的3倍，
因而很可能有生命。1997年2月20日，它从木卫2的586km处飞过，再次找到木卫2上有大量
水的证据。1998年12月拍得的照片显示出木卫2南极有浮冰。 2000年1月"伽利略"从木卫2
351km的上空掠过，发现木卫2含盐的海洋在冰层下流动，从而形成了电磁场。同年8月，通
过"伽利略"探测器收集到的磁场数据显示，木卫2表面有大面积的冰层，冰层下则是可导电
的液体。其发回的照片还表明，木卫2表面的裂缝位置发生了变化，这有可能是由表层下的
海洋流动造成的。总之，种种迹象显示，木卫2上可能存在可供生命延续的重要物质--水，
它极有可能成为太阳系中除地球以外发现的第1个有液态水的天体，这使得木卫2上存在微
生物等早期生命形式成为可能。美国航宇局拟派遣破冰船前往木卫2进行探测。木卫3 是太
阳系里最大的卫星，体积与火星相当。从1996年起，"伽利略"几乎年年都对它近距离拍照。发现它很冷，但有磁场，有行星的特征。
最后说一下木卫1。木卫1是离木星最近的一颗卫星，1999年10月11日和11月25日"伽利
略"2次到木卫1考察。2000年2月22日，它飞到距木卫1约199km的地方拍照。2001年8月,"伽
利略"探测器成功完成了对木卫1绕飞，在这颗卫星上空200km掠过。信号表明该探测器基本
正常，探测器上的仪器记录了程序设计要求收集的科学数据的3/4。根据传回的数据分析，
木卫1好像有微弱的或不存在内部磁场，要得出确切的结论还需要做更多的分析。
"伽利略"探测器于2001年10月15日晚再次绕飞木卫1。在对南极点的绕飞中，该探测器
对太阳系最活跃的洛基火山进行了观测，还发现一个新的热点，可能是另一座火山。此次
绕飞距木卫1表面仅180km，是"伽利略"探测器距木卫1最近的一次飞行。美国2001年12月声
称，当"伽利略"探测器飞经木卫1时，竟然听见"它在吼叫！"伽利略"探测器在经过该卫星
两极时，收集了它的磁场信号。科学家们把磁场信号转化成声音，就听到了所谓的"吼叫"
。这种声音就像是大型发电机发出来的，不过这颗卫星的能量相当于1000座核电站之和，
所以发出如此大的吼叫声也不足为怪了。此外，"伽利略"探测器还拍摄到某火山口的图片
。"伽利略"探测器于1995年到达木星后一直受射线损害，探测器燃料也越来越少，所以20
02年1月它对木卫1进行了最后一次绕飞。
"伽利略"的设计寿命只有8年。科学家曾想牺牲它，让它穿过强大的木星辐射带接近木
卫1，接收强度比设计值高1倍的强粒子冲击。未曾料它在3次穿越以后居然平安无事，所以
又继续使用。
美国科学家2002年1月17日宣布，"伽利略"木星探测器当日在接近火山密布的木卫1时
的最后一次飞行时发生故障而无法收集数据。这是因为它错误地将自身设置为"待机模式"
，于是工作小组向其发送修正指令。"伽利略"发生故障不在意料之外，因为该探测器的服
役时间已超出他们的预期，它所经受的辐射量也高于设计规格2.5倍。这是它第6次，也是
最后一次飞越木卫1。
在坠落之前，科学家对"伽利略"每月进行一次检查，因为它还在不断地发回木星的信
息，以使科学家揭开木星之谜。2003年2月底，美国航宇局对"伽利?quot;的任务完成情况
进行了评估。"伽利略"已完成70%以上的科学探测目标。另外，此次探测还有许多意外发现
。
近年，美国还将发射一颗专门探测木卫2的探测器叫"欧罗巴"（Europa），以解其上的
生命之谜。
总之，通过"伽利略"发现，木星大气中有强烈的狂风和湍流，风速为530km/h，这可能
是由木星深处释放的热量造成；木星大气比预料的干燥，缺少含水量丰富的云；记录到木
卫1上一次巨大的火山爆发，最大喷射高度达500km，木卫1上至少有8座活火山；发现木卫
2上存在着冰山，冰层厚约97km，很可能是由看不见的水流动和旋转而形成的，在其冰层下
可能存在一个暗海洋，蕴藏的水量可能是地球上总水量的3倍；木卫3上有一个同行且谎
拇懦。辉谀疚?上布满环形山，而且被尘埃覆盖着，并且有一条由25个环形山一个扣一个连
成的大锁链。
3 寿终正寝
2003年9月21日12时49分，"伽利略"探测器脱离轨道，冲入木星风暴中。在坠毁之日，
"伽利略"运行到木星背面，然后以大约17×104km/h的速度坠入木星大气层。它与木星大气
摩擦过程中所形成的高温会使该探测器发生剧烈燃烧，并最终坠毁于木星。
美国航宇局人士说，专家原本计划让"伽利略"在环木星轨道上运行下去。但考虑到"伽
利略"的燃料即将用尽，在木星引力的作用下，其运行轨道有可能发生变化，并有可能导致
该探测器与木卫2相撞。这样将把附带在"伽利略"上的地球微生物带至木卫2上，使木卫2
受到"灾难性的"污染，同时可能摧毁该星球上的"可能存在的生物"，从而降低未来对该星
球研究的准确性。美国科学家表示，"伽利略"上的微生物，在温度适合和射线照射下将产
生质变。尽管"伽利略"拥有保护隔层，但在飞行摩擦中隔层会逐渐脱落，微生物将被释放
出来。美国航宇局通常都会对空间探测器进行微生物消毒，以保证不给太阳系的其他星球
带去污染，但"伽利略"未经类似消毒。
"伽利略"是美国发射的最成功的探测器之一。它对木星及其卫星进行了７年多探测，
获得了不少重要发现。
通常情况下，卫星等航天器在报废之后需返回地球坠毁。20世纪60～70年代，苏联核
动力卫星曾在加拿大失控坠毁造成巨大恐慌。所以，此后大型航天器通过人工控制在预定
地点坠毁，可以防止航天器自由坠毁时带来灾难性影响。美国"康普顿"天文卫星和俄罗斯
和平号空间站都是采取人工控制在预定地点坠毁的。
现在，有时空间探测器也会在控制下葬身于其他星球。例如，美国"麦哲伦"探测器19
94年坠毁于金星。而1999年美国"月球勘探者"探测器坠毁于月球，则是美国最近一次在地
球之外的天体上销毁探测器。空间探测器与其他星球相撞并非首次，但像 "伽利略"探测器
为保护其他星球环境而摧毁，在人类史上还是首次。它也是人类控制距地球最远的一个探
测器进行坠毁，结果十分成功。■
(行仁 供稿)
收稿日期：2003-10-09
国际太空2003.12
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