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太阳系有八大行星:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星 , 最前面的4颗行星是类地行星 , 后面的4颗行星是气态行星 , 其中火星和地球都处于太阳系的宜居地带 , 两者存在很多相似之处 , 所以科学家都很喜欢探索火星 , 希望能够在火星找到潜在的火星生命 。 除了火星外 , 其他行星以及矮行星、小行星也一样吸引科学家的关注 。
早在数百年前 , 科学家伽利略用望远镜观测土星时 , 发现在土星的圆面两侧有好像人耳朵一样的东西 , 当然这并不是所谓的“耳朵” 。 后来荷兰科学家惠更斯在1659年对土星进行了更精细的观测后 , 确认这个所谓的“耳朵”就是土星环 。 卡西尼在1675年观测土星环时发现这个土星环的中间还存在一条黑暗的缝隙 , 把光环分为内外两部分 。 后来 , 天文学家就把这条缝隙称为卡西尼环缝 。 这些天文学家对天文学作出了很大的贡献 , 如卡西尼就先后发现了土星的4颗卫星:土卫五、土卫八、土卫四和土卫三 , 还精准测量到火星的自转周期为24小时40分(误差约3分) , 计算出地球与火星、地球与太阳之间的距离 。 所以 , 在后来发射的一些土星探测器以这些天文学家的名字命名 , 如“伽利略号”、“卡西尼号”探测器 。
“卡西尼号”探测器
卡西尼号探测器是20世纪发射的最后一艘行星际探测器 , 它的直径为3米、高为7米 , 重达6.4吨 , 一共搭载了27种科学仪器 , 是当时最先进的探测器之一 。 这么大的探测器 , 如果仅仅依靠运载火箭的推力直接飞往土星 , 并且要在7年时间内到达14亿公里外的土星 , 需要消耗的燃料将会超过70吨 。 以人类当前的科技发展水平 , 我们没有办法造出能够携带这么多燃料的飞行器 , 这么多燃料必然会导致探测器的尺寸非常大、质量也非常大 。 发射阿波罗登月飞船的土星五号运载火箭也只能将40多吨的飞船送上月球 , 要将近百吨的飞行器送到土星 , 不现实 。
所以科学家采取了另一种方式来给探测器加速 , 那就是借助行星引力弹弓效应进行加速 。 首先 , 卡西尼号探测器发射升空后先飞越金星进行加速 , 随后飞越地球进行加速 , 在获得更高的速度后 , 卡西尼号探测器才朝着太阳系外侧飞去 , 在飞越木星时 , 木星强大的引力为卡西尼号探测器提供了一个很大的加速度 , 它的速度一度超过了30公里每秒 , 最终在7年时间内顺利到达土星 。 由于卡西尼号探测器采取的是迂回的飞行线路进行加速 , 所以飞往土星的行程达到35亿公里 , 不过到达土星的时间并没有增加 , 而且还大大节省了燃料 。 其实这不是第一次采用引力弹弓效应加速的情况 , 之前的伽利略号探测器、旅行者1号探测器、旅行者2号探测器都采用类似的加速 , 所以旅行者1号、2号探测器能够在较短时间内一口气完成了气态行星的飞越探索 , 然后高速朝着太阳系外侧飞去 。
14亿千米外回望地球
土星是太阳系内第二大行星 , 它的直径达到116464公里 , 相比之下地球的直径就小得多 , 大约为12756公里 , 土星的直径大约为地球的9倍 , 由于地球与土星的距离非常遥远 , 在夜空中我们看到的土星只是一个小亮点 , 如果不借助望远镜 , 我们连土星环都看不到 。 看比地球大得多的土星都还只是小亮点而已 , 在土星那边看到的地球又是怎么样的呢?
说到从遥远的宇宙深空回望地球的照片 , 相信很多朋友都会知道旅行者1号探测器在距离地球大约64亿公里外拍摄到的“暗淡蓝点” , 地球只是探测器眼前一颗小亮点 。 在距离地球大约14亿公里外 , 卡西尼号探测器在环绕土星运行时 , 也曾经回望了地球一眼 , 还拍摄到了地球的照片 。 在照片中的地球就像是一颗悬浮在阳光中的微尘 , 在土星环的夹缝中显得熠熠生辉 , 在小亮点的旁边还有一个微小到几乎可以忽略不计的小斑点 , 那就是月球 。
【哈勃|14亿千米外回望地球,卡西尼号探测器的这张照片让人感到不可思议】
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