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TUhjnbcbe - 2023/8/13 21:33:00

本文参加百家号#科学了不起#天文航天系列征文赛。

为什么有一些探测器在他们寿命的尽头会撞向星球?

在年4月30日,信使号水星探测器受控撞击了水星,我们知道在航天器撞击地表的准确能量,所以不久之后当欧洲航天局的探测器到达水星的时候,它会对这个撞击坑拍照,我们便可以通过对撞击坑的特性分析来更进一步的分析水星表面的特征。

图解:艺术家笔下绕行水星的信使号

年的4月份,月球大气及尘埃环境探测器(LADEE)撞击了月球表面。在五个月后,月球勘测轨道飞行器(LRO)拍摄了其产生的撞击坑,从照片中得到的信息使得我们对月球表面的了解进一步加深。年,月球环形山观测与遥感卫星(LCROSS)以时速公里的速度撞向了月球,撞击导致大量的月壤被抛向天空,形成了约19公里的烟尘,同样地,也是月球勘测轨道飞行器LRO观测了这些被抛起的烟尘,科学家们发现了月球上是有水的。

图解:LADEE探测器示意图,图源:NASA

有时候这样的撞击是在所难免的。航天器需要离星球表面足够近才能够收集相关数据,但是这个过程是不可逆的,比如说年坠月的圣杯计划中的双胞胎探测器埃布号和弗洛号。有时候是必要的“大扫除”,年伽利略号木星探测器受控冲入木星大气来确保它不会意外坠入卫星欧罗巴的大海。在那些海洋中也许会有外星生命,用地球上的细菌来污染他们是非常不明智的。

图解:伽利略号木星探测器图源NASA

为什么很多探测器在他们的寿命临近尾声的时候都会撞向星球呢?

大多数太空探测器都是故意撞向月球或者其他星球的,主要原因有以下两点:一种是探测器已经完成了它的任务并且燃料殆尽;另一种情况就是这个探测器就是用来收集撞击后产生的数据并传回地球的,比如说撞击后产生的冲击波的构成。

图解:先驱者H号空间探测器

就像前文提到的埃布号和弗洛号,他们绕月球旋转并测绘月球的重力场,年12月,两个探测器为我们带来了一场“自杀式撞击”,撞击了月球背面。这场实验不只是为了科学实验,也算是一种垃圾处理方式,以此来确保这些燃料殆尽的探测器不会撞击到重要地标,比如说阿姆斯特朗的脚印。月球已经被这样撞击了很多次,尤其是20世纪60年代太空竞赛期间,现在NASA正尝试着更加小心地处理这些垃圾。

图解:GIF:埃布号和弗洛号撞击点,拍摄:LRO图源:NASA

无人探测任务大多是去往目的地的单程旅行,地球上的研究人员接收所有的数据和照片,这些探测器如果已经完成了它们的使命,把他们再带回地球毫无意义,更何况成本也很高,更何况它们也无法重复使用。月球探测器中,像是苏联年发射的月球2号、美国60年代的徘徊者计划发射的徘徊者4,5,6,7,8,9号探测器,还有阿波罗登月舱全都被抛弃在了月球。登月舱是月球着陆舱,设计搭载两名航天员从轨道舱前往月面并返回。年和年,当航天员返回轨道舱之后,登月舱就被丢弃在月球上,因为并没有把他们带回的计划。

图解:美国航天员伯兹·艾德林在月球上,照片由阿姆斯壮拍摂

前段时间,印度的月船1号和美国的月球环形山观测与遥感卫星(LCROSS)撞向月球。前者已经完成了它的使命,后者就是被设计撞击月球南极,然后收集相关数据的。

与之类似的是,多数探测器最终都撞向他们所探测的星球。第一个就是前苏联的金星探测计划系列探测器,其中包含数个金星登陆器,有一些在降落过程中就坠毁了,于年发射的金星3号和发射的金星7号分别是第一个在金星上硬着陆、软着陆的探测器。

左:金星3号、右:金星7号探测器图源NASA

伽利略号木星探测器在成功地完成各项科学任务后被安排进入木星(木星没有固态的“地表”)。它是第一个绕木星飞行并测量其大气成分的探测器()、观测了小行星号加斯普拉并发现了第一个小行星的卫星,而且它还观测了舒梅克·利维九号彗星的碎片撞入木星的过程。

探测器生来就是有任务的,或长或短,任务完成后的结局也有所不一,前段时间新视野号探测器完成了它的主要任务—冥王星探测,现在正朝着柯伊伯带—太阳系边缘沉寂的深空前进。

图解:新视野号探测器任务示意图图源NASA

参考资料

1.维基百科全书

2.天文学名词

3.NASA-forbes-沐风

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