麥哲倫號金星探測器

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麥哲倫號
Magellan deploy.jpg
所属组织 美國國家航空暨太空總署
法國國家太空研究中心
任务类型 環繞
环绕对象 金星
入轨时间 1990年8月10日
发射时间 1989年5月4日
发射手段 亞特蘭提斯號太空梭
慣性上層助推器
任务时长 1990年8月10日 -1994年10月12日
COSPAR ID 1989-033B
官方网站 Magellan Mission to Venus
质量 1035 kg
功耗 1029 W
轨道参数
离心率 .4014
倾角 85.5°
远拱点 2.4116 RV
近拱点 1.0301 RV
周期 3.257 h

麥哲倫號英文Magellan probe)是美國太空總署发射的的金星探測器,以葡萄牙探險家斐迪南·麥哲倫命名,計畫主要是研究金星的環境與大氣層,也是航海家1號於1977年發射後,美國太空總署發射的首颗行星探测器。

麥哲倫號是第一個必須藉由太空梭發射升空,第一個使用慣性上層助推器發射,第一個測試航空剎車的太空任務。麥哲倫是美國太空總署第四個成功的金星探測任務。

任務[编辑]

麥哲倫號的主要任務是進行金星地表的繪製與測量,環繞金星一圈為243天。麥哲倫號總共完成六次任務,獲得98%金星地表的資料,並在1994年10月11日衝入金星大氣層中,結束全部任務。

發射[编辑]

麥哲倫號於1989年5月4日18點46分59秒由美國太空總署位於佛羅里達州肯尼迪航天中心肯尼迪航天中心39號發射複合體,藉著亞特蘭蒂斯號太空梭發射升空。麥哲倫號進入軌道後,麥哲倫號連接的慣性上層助推器於1989年5月5日將麥哲倫號送入IV型日心軌道,預計15個月後,於1990年8月10日到達金星[1][2][3]

進入金星軌道[编辑]

1990年8月7日,麥哲倫號開始進入金星軌道,麥哲倫號進入一個橢圓軌道,近拱點距離金星表面295公里,遠拱點距離金星表面為7,762公里[2][3][3]

麥哲倫號拍攝的雷達紀錄下最接近金星的數據,然後遠離金星時將數據傳送回地球。這個動作需要大量使用反作用輪讓麥哲倫號旋轉,因為麥哲倫號拍攝照片需要37分鐘,而麥哲倫號朝著地球發送數據需要兩個小時。麥哲倫號主要任務傳回至少70%的金星表面照片,麥哲倫號鎖定兩大地區來拍攝照片,第一大區為北緯90度至南緯54度,第二大區為北緯76度到南緯68度。然而,由於近拱點為北緯10度,所以不太可能拍攝南極地區照片.[2][3]


第一次任務[编辑]

  • 目標:完成主要目標[4]
  • 時間:1990年9月15日 - 1991年5月15日

麥哲倫號主要任務於1990年9月15日開始,打算拍攝金星表面70%的“左看”地圖,像素分辨率最小為1公里。在第一次繞行金星期間,從麥哲倫號距離金星表面的高度包含2,000公里(北極上空)與290公里(遠拱點)。主要任務於1991年5月15日完成,麥哲倫號拍攝83.7%的金星表面,像素分辨率為101至250公尺[3][5]

第一次任務繪製之金星地圖

第二次任務[编辑]

  • 目標:繪製金星南極地區地圖與第一次任務時所未完成之區域[6]
  • 時間:1991年5月15日 - 1992年1月14日

第一次繪製金星地圖任務結束後,第二次繪製金星地圖任務立即開始,目的是提供第一次繪製金星地圖中有缺陷的數據,包括大片南半球地區。要做到這一點,麥哲倫號只好改變收集方法,以獲得“右看”地圖。1992年1月中完成後,第二次繪製金星地圖所提供的數據為54.5%的金星表面,科學家結合之前收集的資料後,獲得金星表面96%的地圖[3][5]

第二次任務繪製之金星地圖

第三次任務[编辑]

  • 目標:填補現存的地圖不足及收集立體圖像[6]
  • 時間:1992年1月15日 - 1992年9月13日

第二次繪製金星地圖任務結束後,開始第三次繪製金星地圖任務來收集金星表面數據,以製作出三維立體影像。第三次繪製金星地圖任務於1992年9月13日結束,約21.3%的金星表面被製成立體影像,金星表面總體覆蓋率增加至98%以上[3][5]

第三次任務繪製之金星地圖

第四次任務[编辑]

  • 目標:測量金星的引力場[6]
  • 時間:1993年5月23日 - 1992年9月14日

第三次繪製金星地圖任務完成後,麥哲倫號停止製作表面影像。相反的,麥哲倫號於1992年9月中旬開始保持高增益天線指向地球深空網絡開始錄製遙測資料。科學家藉由監測麥哲倫號的速度,來收集有關金星的引力場資訊。高引力的區域會略增加麥哲倫號的速度,紀錄為都卜勒效應的信號。直到1993年5月23日為止,麥哲倫號繞行金星軌道總共1,878次,因為數據丟失,所以麥哲倫號延長10天來研究金星引力[3][5]

第五次任務[编辑]

  • 目標:大气制动以進入圓形軌道與地球重力測量[6]
  • 時間:1993年5月24日 - 1994年8月29日

第四次任務於1993年5月底結束,麥哲倫號利用已知的技術進行大气制动。第五次任務於1993年8月3日開始,麥哲倫號繞行金星軌道總共2,855次,提供94%的金星高分辨率重力數據,第五次任務於1994年8月29日結束[7][1][3][5]

大气制动[编辑]

目標:進入圓形軌道

  • 時間:1993年5月24日 - 1993年8月2日[6]

大气制动長期以來一直為太空船進行軌道減速的方法。之前的軌道減速提案需要防護罩,對於大多數任務過於複雜和昂貴。為了測試新方法,麥哲倫號計劃下降到金星大氣層的最外層區域。麥哲倫號利用細微摩擦來減慢了速度,為期稍微超過兩個月,使麥哲倫號進入一個近似圓形的軌道,包含180公里的近拱點與540公里的遠拱點。該方法已經被廣泛使用在以後的太空任務中[3][5]

第六次任務[编辑]

  • 目標:收集高分辨率重力數據,並進行無線電科學實驗
  • 時間:1994年4月16日 - 1994年10月13日

第六次任務是前兩次金星引力研究的延伸。最終實驗隨著任務即將結束而進行,被稱為的“風車”實驗提供有關金星高層大氣的成分數據。麥哲倫號於1994年10月13日結束全部任務,繞行金星軌道總共1,783次,之後麥哲倫號進入金星大氣層並解體[3]

風車實驗[编辑]

  • 目標:收集有關金星大氣動力學數據[8]
  • 時間:1994年9月6日 - 1994年9月14日

1994年9月,麥哲倫號的公轉軌道降低,開始進行“風車實驗”。在實驗過程中,麥哲倫號利用太陽能電池板,垂直於公轉軌道路徑。麥哲倫號也點燃推進器,以保持麥哲倫號穩定。風車實驗將科學家了解上層大氣阻力對於行星探測器產生的影響,幫助科學家設計未來的地球人造衛星,並測試未來行星探測器採用大气制动方法[5][8][9]

成果[编辑]

麥哲倫號任務徽章
  • 麥哲倫號高解析率的全球影像提供科學家資料,以了解金星表面結構、火山活動和地質作用。
  • 金星表面大多覆蓋火山物質。火山的表面特徵相當常見,如遼闊的熔岩平原、熔岩圓頂以及大型盾狀火山
  • 金星表面很少有撞擊坑,這顯示表面是年輕的地層,只有不到800萬年的歷史
  • 熔岩河流長達6,000公里,顯示極低粘度的熔岩河流可能來自高頻率的火山爆發。
  • 陸地典型的板塊構造(大陸漂移和盆底蔓延)於金星表面並不明顯。
  • 雖然金星大氣層相當稠密,但是表面沒有風蝕和沙塵的實質證據有限風力交通工具唯一證據。與此相反,火星只有稀薄的大氣層,但是風蝕證據與沙塵相當多。
  • 麥哲倫號高解析率照片提供資料,科學家可以更容易了解金星地質、火山作用、金星表面結構形成。
  • 麥哲倫號創建了第一個(也是目前最好的)高解析率雷達影像,反映出行星表面特徵。在此之前的金星探測任務拍攝低解析率的雷達影像,麥哲倫號終於獲得與環形山、丘陵,山脊和其他地質構造的詳細影像,在一定程度堪比其他行星的可見光影像。麥哲倫號的全球雷達地圖目前仍然是目前最詳細的金星地圖,雖然俄羅斯的金星-D也攜帶雷達,可以完成同樣成果,但是所使用的雷達解析率不如麥哲倫號。

參見[编辑]

參考資料[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 Ulivi, Paolo; David M. Harland. Robotic Exploration of the Solar System Part 2:Hiatus and Renewal 1983–1996. Springer Praxis Books. 2009: 167–195 [2011-02-22]. doi:10.1007/978-0-387-78905-7. 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 SPACE SHUTTLE MISSION STS-30 PRESS KIT, 新聞稿. NASA. APRIL 1989 [2011-02-22]. 
  3. ^ 3.00 3.01 3.02 3.03 3.04 3.05 3.06 3.07 3.08 3.09 3.10 Mission Information: MAGELLAN, 新聞稿. NASA / Planetary Data System. 1994-10-12 [2011-02-20]. 
  4. ^ Magellan. NASA / National Space Science Data Center. [2011-02-21]. 
  5. ^ 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 Grayzeck, Ed. Magellan: Mission Plan. NASA / JPL. 1997-01-08 [2011-02-27]. 
  6. ^ 6.0 6.1 6.2 6.3 6.4 Magellan Mission t a Glance, 新聞稿. NASA. [2011-02-21]. 
  7. ^ Guide, C. Young. Magellan Venus Explorer's Guide. NASA / JPL. 1990 [2011-02-22]. 
  8. ^ 8.0 8.1 Magellan Begins Termination Activities, 新聞稿. NASA / JPL. 1994-09-09 [2011-02-22]. 
  9. ^ Magellan Status Report - September 16, 1994, 新聞稿. NASA / JPL. 1994-09-16 [2011-02-22]. 

外部連結[编辑]