行星探測到底是怎樣一項工作行星探測有何目的和意義

在太陽系內,有無數的行星繞太陽運轉,其中比較大的有九個,按與太陽的距離排列為水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星海王星和冥王星。有的行星還有衛星,如地球的衛星月亮。所謂行星探測,主要就是向地球以外的這些大行星發射探測器,去觀測它們及其衛星的地質結構、表面形狀、周圍環境等秘密。為達到這些目的,目前採用的有三種飛行方法,第是從目的星旁邊飛過;第二是繞目的星運轉,成為它的衛星;第三是穿過它們周圍的大氣層,在其上面著陸。著陸又分硬著陸(即碰撞)和軟著陸(通過火箭制動減速或降落傘減速)。將來發展,還會有自動取樣返回和載人行星際的飛行。

行星探測是一件艱巨的工作。實現它既需要擁有一定的經濟實力,又要具有先進的科學技術。例如美國一九七五年發射的兩個「海盜」火星探測器,投資達十億美元;七七年發射的兩個「旅行者」木星土星探測器,投資達五億美元。不僅投資如此高,而且從研製到獲得科學成果,需要解決一系列的尖端科學技術問題,例如探測器觀測儀的研製,姿態控制、溫度控制、通信等分系統的設計,運載火箭的選配,軌道變換飛行機動的考慮發射機會的選擇;地面站的跟蹤、遙控以及數據的接收和分析處理等等問題。因此要進行一次行星探測,甚至需要長達十多年的準備時間,經過許多科學家和技術人員的共同努力,才能完成。

目前,世界上只有美蘇兩國發射過行星探測器。他們在發射過程中,事故屢見不鮮,有時還導致發射失敗。如蘇聯,在向行星的三十二次發射中,只有十次是成功的,成功率只佔百分之三十一。這固然與他們的爭奪心切,設計不周,倉促發射有關但也說明了行星探測的艱巨性。行星探測所涉及的問題很多,因篇幅有限,本文只粗略地談談行星探測的意義與蘇美兩國進行行星探測的概況。有關行星探測的路線等問題將另撰文介紹。

行星探測的目的和意義經過二十多年的發展,人造地球衛星已經廣泛應用倒偵察、通信、導航、預警、資源勘探、氣象預報等軍事和國計民生各方面。而行星探測目前還沒有什麼明顯的實際應用。那麼,行星探測究竟有什麼用途呢?行星探測的目的意義是什麼呢?下面就談談這個問題。通過近年來的月球飛行,發現月球上有極豐富的鈦。通過其他的觀測,發現一個軌道與地球軌道交又地小行星,具有幾乎純地鐵一鎳礦。在與地球軌道交有的軌道上,目前已發現了二十來個小行星。科學家估計,進一步的觀測,將可能找到一千多個這樣的小行星。因此,科學家設想,將來可以到行星上去開採珍貴的礦藏,為地球上的人類服務。另一方面,在利用原子能時,核反應堆產生的放射性廢料越來越多,這些放射性廢料在地球上會污染人類生活的環境,科學家們也希望通過行星飛行,把它們輸送到遠離地球的行星上去。這些設想要不了多久,是可以實現的。但是這還不是行星探測的主要目的。

美國航宇局曾將它們的月球和行星探測計劃的目的歸結為三點一、了解太陽系的起源、演變及現狀;二、通過太陽系內各主要行星的比較研究,進一步認識地球和人的周圍環境;三、了解太陽系的化學變化的歷史,探索生命的起源。這三點都不是三言兩語能說清楚的,這裡只對第二點做些解釋,以便說明行星探測的科學意義。

地球是若干繞太陽運轉的行星之一,研究其他行星與研究地球的科學有著實際的關聯。如地質學氣象學、生物學的研究,至今只限於對地球一個行星的了解上,這就限制了正確觀測事物相互關係的能力。只有對其他行星有了進一步的了解,才能更正確更深刻地認識地球本身。以氣象為例,許多因素使得地球的氣象複雜化。除了太陽活動的影響以外,還有海洋和大陸氣團的混合,部分雲層的覆蓋,地球快速的自旋和自旋軸的傾斜等等,使人們難於了解這些因素是如何影響地球氣象變化的。其他行星各有特點,如金星,它有一個濃厚的大氣層,自旋很慢,軸向傾斜小,氣象變化的因素少。火星自旋速率和地球相同,大氣層無雲。木星自旋更快,具有濃密的大氣層。

如果我們能了解這些行星氣象變化的情況,那麼就會大大有助於認識地球氣象變化的機理。又如,金星、火星的體積、質量與地球相差不大,在太陽系中的位置也相差不多,為什麼它們上面的條件竟如此惡劣,以致生命都不能存在呢?這在探測之前是不知道的。人們還估計它們上面有生物存在。近年來的探測發現,形成惡劣條件的種種原因之一,是它們沒有臭氧層。根據研究分析指出,它們的臭氧層是在演變的過程中被破壞掉了。這就引起人們對保護地球的臭氧層的嚴重注意。西方國家家庭用的除臭噴霧器噴出的氣體,上升到臭氧層,就起和氯氣一樣的作用,破壞臭氧。為此科學家們發出呼籲,擔心有一天臭氧層會被「耗盡」。

總起來說,行星探測屬於基礎科學研究範疇,可以獲得認識世界、認識自然的知識,為進一步改造世界提供豐富的資料。至於行星探測的發展會帶來哪些具體的應用,目前還難以估計。正像二十年前,很少有人想到人造衛星的發展,會帶來目前這麼廣泛的應用。不過,現在可以予料到,行星探測的發展,將會大大推動諸如氣象控制、自然災害控制及生物學等學科的發展。

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