先驅者11號行星探測器

先驅者11號（或稱先鋒者11號）是第二個用來研究木星和外太陽系的空間探測器。它也是第一個探測器去研究土星和它的光環。與先驅者10號不同的是，先驅者11號(也稱做先驅者G號)不僅拜訪木星。它還用了木星的強大引力去改變它的軌道飛向土星。它靠近過土星後，就順著它的逃離軌道離開了太陽系。

基本介紹

• 中文名：先驅者11號行星探測器
• 外文名：Pioneer 11 planetary probe
• 探測器全長：2.9米
• 時間：1973年4月6日

概述

探測器在1973年4月6日，位於佛羅里達州的卡納維爾角發射。設有一條直徑2.74米的高增益天線，在其之前再裝上一條中增益天線。 至於另外一條全方位低增益天線則裝設於高增益天線接收器之下。探測器以兩塊放射性同位素熱電產生器（RTG）作為能源，在拜訪木星時仍能產生144瓦特，但到達土星時只能產生100瓦特的功率。探測器上還設有三個感應器：恆星（老人星）感應器及兩個太陽感應器，藉以根據相對於地球及太陽的位置，及以老人星的位置作後備，用以計算探測器的位置。先驅者11號的恆星感應器及起點設定，是按先驅者10號的經驗而被重新修改的。

探測器上的三對火箭推進器，負責控制轉軸（4.8rpm）及為探制器提供動力。三對火箭推進器都可以按指令持續燃點，或暫停燃點亦可。

在探測器上的儀器負責研究星際間及行星的磁場太陽風、宇宙射線、太陽圈的轉變區域、大量存在的中性氫；星塵粒子的分布、大小、質量、通量及速度；外太陽系行星極光、電波、其衛星的大氣層；以及木星與土星及其衛星的表面等等。以上的研究主要由探測器上的磁力計、等離子分析器（太陽風專用）、粒子感測器、離子感測器、一具可以重疊不同視點來探測由經過的隕石折射而來的陽光的非影像望遠鏡、一些已密封並加壓的氬氣及氮氣用以計算隕石的滲透、測紫外光計、測紅外光計、及一具影像光偏計用以拍攝照片及計算光偏振等等。至於進一步的數據則從天體力學及掩星法現象去計算出來。

先驅者號運行速度減慢

這種無法解釋的力量被稱為“先驅者號異常”，似乎一直在影響美國宇航局發射的先驅者10號和先驅者11號飛船的運行。在飛船遠離太陽系的時候這種神奇的力量使得它們的運行速度減慢。這種力量是否源於探測器自身？它是否來自一些暗物質？還是一些物理學或萬有引力新規律在起作用？像這些的問題科學家仍舊不能給出答案。

然而對先驅者10號和先驅者11號跨度長達數十年的空間數據重新處理分析並對一些遙感數據認真研究後，科學家或許能夠找到上述問題的答案。經過國際研究小組對這些新數據進行大約一年的分析，這種神奇力量的來源也許真的會水落石出。

先驅者11號宇宙探測器於1973年發射，現在距離地球已有數十億英里遠。在2月6日，先驅者11號距離太陽已經有大約92.12天文單位，並開始向金牛星座進發。1天文單位與太陽和地球的距離相等，大約有9300萬英里(1億5000萬公里)。

在探測器離地球越來越遠時，研究人員人員首先注意到了這個異常現象，因為他們觀察到來自探測器的微波振幅出現了跳躍變化。在每個探測器的都卜勒頻波中研究人員都發現了未曾料到的振幅變化，而這種飛船的都卜勒頻波一向都比較穩定，它最終可能在漫無邊際的太空旅行中擺脫地面人員的監控。

都卜勒效應就是波長增加或減少這樣的變化，例如在救護車從靠近到從你身邊疾刺而過再到遠離你而去這個過程中它所發出聲音的音調和聲波就一直在發生變化。約翰·安德森這位已退休的美宇航局噴氣式推進實驗室的研究人員首先發現了先驅者號異常現象，他說：“我們有一種都卜勒效應的模擬模型，這個模型可以對所有的外空間天體做實時監測，只有模型不工作時這種監測才會消失，我們讓這種模型能夠對天體監測，所要做的就是讓探測器飛向太陽時給它一個穩定的加速度。”

運行軌道背離“萬有引力”算出的軌道

先驅者號異常現象的模型結果不同於一般天體觀察現象的是：先驅者10號和先驅者11號每個探測器和太陽的距離都要比按照傳統萬有引力定律計算出來的距離要小，兩個距離大約相差24萬英里(40萬公里)。牛頓認為萬有引力隨著物體之間距離的增加而縮小，而先驅者號探測器在加速衝出太陽系時則達到了每小時大約30,000 英里(48280公里)的斯拉瓦·圖里謝夫是美國宇航局噴氣推進實驗室的天文物理學家，他最近14年來幾乎把所有的時間都用在了研究先驅者號異常現象上。圖里謝夫說：“先驅者號探測飛船可以說對牛頓物理定律做了最大規模的檢驗，這也是人類一直想要做的，然而實驗卻失敗了。如果我們將來能夠的確在傳統物理學規律中找到可以解釋先驅者號異常現象發生的原因，那么這將在物理學上具有重大的意義。”

圖里謝夫努力在先驅者異常現象的起因認定方面保持客觀態度，他表示，找到造成這種現象發生的物理學原因不僅可以證實牛頓定律的正確性，而且還可以使航天工程人員在設計未來飛船中把先驅者號異常現象考慮在內從而讓飛船更加穩定的飛行。

研究人員想要確定先驅者號探測器的電路或者兩個原子能發電機是否放射出了紅外線光子，然後這些光子又是否迅速的打到了太空飛行器像碟子那樣的天線上進而引起了反衝作用，圖里謝夫認為這個過程就像陽光打到太陽能帆板上一樣。蓋里·金賽拉是美國宇航局噴氣推進實驗室的飛船熱能工程和飛船設計的總監，他稱對先驅者10號宇宙飛船包括原子能發電機在內的各種熱源放射熱量的分析和模擬後，研究人員發現探測器自身原因造成先驅者異常現象發生的可能性在55%至75%之間。

遙感數據

在研究人員對先驅者號異常現象進行初步分析後，他們把目標轉向了先驅者10號探測器長達11.5年的空間觀測遙感數據上，儘管先驅者11號只有大約4年的服役壽命。在由星際協會贊助發起的詳細研究過後，圖里謝夫和他的研究小組不僅得到了先驅者10號大約30年的遙感數據和先驅者11號20年的數據集，還整理獲得了先驅者10和先驅者11號飛船完整詳盡的遙感數據。

這些數據中的很多被存儲在了400盒磁帶中，它們完好的保存在宇航局噴氣推進實驗室中。總的說來，所收集的先驅者10號和先驅者11號宇宙飛船的數據有將近800億位元組，大約相當於數字高清有線電視半小時內播放的電視節目占用的數據位元組。把有9磁軌的磁帶數據轉換成現代的數據存儲形式並把一些人工添加的數據和其他壞掉的數據篩除掉對於先驅者號異常現象的研究人員來說非常耗時。但是圖里謝夫對此卻非常自信，一旦這些數據處理任務完成，那么先驅者號異常現象背後的秘密就可以發現。