金星探測器

金星探測器，是一種用來探測金星的人造太空飛行器，包括從金星附近掠過的飛掠器、環繞金星運行的軌道器、下墜過程中探測或登入金星表面探測的著陸器，以及未來可在金星表面自由行動的巡視器和載人飛船等。

基本介紹

• 中文名：金星探測器
• 外文名：Venus detector
• 探測目標：金星
• 最早探測器：金星1號探測器
• 發射國家：前蘇聯、美國、歐洲航天局
• 系列名稱：金星號、水手號、麥哲倫號

介紹

金星 (希臘語: 阿佛洛狄特；巴比倫語: Ishtar)是美和愛的女神，之所以會如此命名，也許是對古代人來說，它是已知行星中最亮的一顆。（也有一些異議，認為金星的命名是因為金星的表面如同女性的外貌。）
金星在史前就已被人所知曉。除了太陽與月亮外，它是最亮的一顆。就像水星，它通常被認為是兩個獨立的星構成的：晨星叫Eosphorus，晚星叫Hesperus，希臘天文學家更了解這一點。
既然金星是一顆內層行星，從地球用望遠鏡觀察它的話，會發現它有位相變化。伽利略對此現象的觀察是贊成哥白尼的有關太陽系的太陽中心說的重要證據。

地球與金星、太陽軌道的位相圖

20世紀60年代，美國宇航局（NASA）的水手2號和水手5號飛船藉助它的射電掩星實驗得到金星大氣的成分、氣壓和密度。1978年先後發射先鋒者金星軌道器（Pioneer Venus Orbiter，即先鋒者金星1號）和先鋒者金星2號（先鋒者金星多探測器）測量金星的大氣、雲層、磁場和表面。1989年5月4日，美國發射麥哲倫（Magellan）探測器，載綜合口徑雷達（SAR）、測高儀（ALT）和輻射計（RAD），測繪金星的98%表面圖和95%的重力場圖，解析度約達100m。美國飛往木星的伽利略探測器和飛往土星的卡西尼惠更斯探測器在飛越金星時也進行了金星的探測。2005年11月9日，歐洲空間局（ESA）發射“金星快車（Venus Express）”號探測器，它攜帶7種科學儀器的探測資料將揭示金星大氣、雲和表面的一些謎，諸如是否有活火山活動、金星大氣的特性、大氣環流、大氣結構和成分跟高度的關係、大氣與表面的關係以及金星的空間環境等。

金星結構特點

金星的自轉非常不同尋常，一方面它很慢（金星日相當於243個地球日），另一方面它是倒轉的。另外，金星自轉周期又與它的軌道周期同步，所以當它與地球達到最近點時，金星朝地球的一面總是固定的。這是不是共鳴效果或只是一個巧合就不得而知了。（其實原因在於金星被太陽潮汐鎖定，就像月亮對地球一樣，只有一面永遠正對）

金星有時被譽為地球的姐妹星，在有些方面它們非常相像：

1、金星比地球略微小一些（95%的地球直徑，80%的地球質量）；

2、在相對年輕的表面都有一些環形山口；

3、它們的密度與化學組成都十分類似。

由於這些相似點，有時認為在它厚厚的雲層下面金星可能與地球非常相像，可能有生命的存在。但是不幸的是，許多有關金星的深層次研究表明，在許多方面金星與地球有本質的不同。
金星的大氣壓力為90個標準大氣壓（相當於地球海洋深1千米處的壓力），大氣大多由二氧化碳組成，也有幾層由硫酸組成的厚數千米的雲層。這些雲層擋住了我們對金星表面的觀察，使得它看來非常模糊。這稠密的大氣也產生了溫室效應，使金星表面溫度上升400度，超過了740開（足以使鉛條熔化）。金星表面自然比水星表面熱，雖然金星比水星離太陽要遠兩倍。 雲層頂端有強風，大約每小時350千米，但表面風速卻很慢，每小時幾千米不到。
金星可能與地球一樣有過大量的水，但都被蒸發，消散殆盡，使如今變得非常乾燥。地球如果再比太陽近一些的話也會有相同的運氣。我們會知道為什麼基礎條件如此相似但卻有如此不同的現象的原因的。
大部分金星表面由略微有些起伏的平原構成，也有幾個寬闊的窪地：Atalanta Planitia, Guinevere Planitia, Lavinia Planitia；還有兩個大高地：在北半球的與澳大利亞一般大的Ishtar Terra和在沿赤道的與南美洲一般大的Aphrodite Terra。Ishtar內主要由Lakshmi Planum高原組成，由金星上最高的山脈所包圍，包括巨型山Maxwell Montes。

探測器型號

飛掠器

金星1號、金星2號、金星11號、金星12號、金星13號、金星14號·、水手2號、水手5號、水手10號、織女星1號 、織女星2號

軌道器

金星9號、金星10號、金星15號 、金星16號 、先驅者金星1號、先驅者金星2號、麥哲倫號、金星快車、拂曉號

墜落探測

金星3號、金星4號、金星5號、金星6號、先驅者金星1號、先驅者金星2號

軟著陸

金星7號、金星8號、金星9號、金星10號、金星11號、金星12號、金星13號、金星14號、織女星1號、織女星2號

氣球探測

織女星1號、織女星2號

前蘇聯

1961年2月12日，前蘇聯發射了金星1號探測器，但卻在距地球756萬公里時通信中斷， 無法得到探測的結果。1967年6月12日發射的金星4號探測器，經過了大約35000萬公里的飛行， 進入金星大氣層，成功登入金星表面。由於金星大氣的壓力和溫度比預想的高得多，使著陸艙受損，未能發回金星探測結果。在1970年12月15日，金星7號在金星實現軟著陸， 成功傳回金星表面溫度等數據資料。測得金星表面溫度為攝氏447度， 氣壓為90個大氣壓，大氣密度約為地球的100倍。此後，前蘇聯又相繼發射了九個金星號探測器。金星9號和10號在金星表面各拍攝了一張金星全景照片，首次向人們展露出金星的容顏；金星13號和14號拍得四張金星表面彩色照片，從這些照片上發現，金星表面覆蓋著褐色的砂土，岩石結構像光滑的層狀板塊；金星15號和16號通過雷達對金星表面進行綜合考察，獲得許多寶貴資料，為人們認識金星、了解金星作出了巨大貢獻。

金星系列探測器

蘇聯最早向金星發射探測器，曾於1961年1月24日，進行了一次試驗性發射，但因探測器失去控制而失敗。20天后，2月12日，蘇聯第一個金星探測器“金星”1號發射上天。這個探測器重643千克，裝有軌道測量系統、發動機校正裝置和首次啟用的遠程通信裝置、新型耐高溫太陽能電池等先進設備。飛到距金星10萬千米後這個探測器與地面的通信中斷。

1965年11月12日和15日，蘇聯又成功發射了“金星”2號和3號探測器，它們均重963千克，裝有電視攝像系統和考察金星的全套設備。“金星”2號在翌年的2月27日飛到距金星2.4萬千米處掠過時，通信中斷；“金星”3號在次年的3月1日接近金星時遙測失靈，無法判明它的著陸艙是否抵達金星表面。

1967年6月12日，“金星”4號發射升空，探測器重達1106千克，飛行128天后與金星交會，放出著陸艙。1個半小時後，它探測了金星大氣層的密度、溫度及化學成分，但著陸艙還未到達金星表面就被高氣壓壓癟了。

1969年1月5日和10日，蘇聯發射了“金星”5號和6號探測器，它們分別於同年5月16日和17日在金星著陸，測量了大氣的數據，但未能發回金星表面的資料。

1970年8月17日發射的“金星”7號，終於在同年12月15日實現在金星的軟著陸，首次向地球傳回了金星表面的情況。“金星”7號重1 180千克，其中著陸艙約500千克。它在23分鐘的降落過程中，考察了金星大氣層的內部情況及表面結構。傳回的數據表明，著陸艙受到的壓力達90個大氣壓，溫度高達攝氏470度。大氣組成主要是二氧化碳，還有少量的氧、氮等氣體。“金星”7號成為第一個到達金星實地考察的人類使者。此後，蘇聯又發射了9個金星探測器。1972年3月27日升空的“金星”8號，同年7月22日著陸艙探測了金星表面的土壤，從發回的圖像表明，金星表面十分明亮。

1975年6月8日和14日，“金星”9號和10號啟程，4個月後的10月22日和25日，它們分別進入不同的金星軌道，兩個探測器的著陸艙重量均增加到1 560千克。

1978年9月9日和14日發射的“金星”11號和12號，在金星表面軟著陸後工作110分鐘。這兩個探測器由一個金星著陸器和金星軌道飛行器組成，當金星-11和金星-12靠近金星時, 將從星上分離出一個著陸器，著陸器在降落到金星表面之前，不斷地把它拍攝的照片通過飛臨金星的金星-11或-12中繼到地球。

1981年10月30日和11月4日上天的“金星”13號和14號，攜帶有自動鑽采裝置，在金星上採集了岩石樣品。1983年發射的“金星”15號和16號，發回了金星圖像。

1984年12月，蘇聯發射兩個“韋加”號探測器，於1985年6月11日和15日先後向金星表面投放探測裝置，對金星土壤和雲層進行了考察，向地面發回了寶貴資料。“金星”號系列探測器總共進行了24年的飛行考察。

美國

水手2號

美國NASA的水手號系列裡第一個成功的探測器，是世界上第一隻成功的星際間探測器。做為“水手1號”太空船備份的“水手2號”（MARINER 2）重量為202.80 kg，其任務在於試圖飛越金星並傳回此行星之大氣、磁場以及質量等數據。在1962年12月14日“水手2號”以距金星34773 km的距離通過金星，並於1963年1月3日前持續不斷地傳回所偵測之資料，整體而言此行之任務算是極為成功，“水手2號”仍然運行於太陽軌道中。

水手5號

原本是水手4號的備份探測器，其原任務目標同樣為火星。因為水手4號成功得完成了任務，水手5號的目標被更改為了金星。在1967年10月17日達到距離金星最近處，此時它與金星的距離為4000公里。由於安裝了比水手2號更先進的探測器，它傳回的數據更加豐富和詳細。

先驅者金星探測器1、2號

1978年5月和 8月發射的“先驅者-金星”1號和2號探測器相繼進入繞金星軌道，探測器上的雷達拍攝了金星背面圖像。“先驅者-金星”2號進入繞金星軌道後釋放了4個錐形金星大氣探測器，分別從4個方向降落在金星表面，發現金星雲中有大量二氧化碳和硫酸，含硫氣體噴射到離金星表面70公里高處。

麥哲倫號

如果說木星探測器的經典是“伽利略”，土星探測器的經典是“卡西尼-惠更斯”，太空望遠鏡的經典是“哈勃”，長途跋涉的經典是“旅行者”，那么金星探測器的經典就是“麥哲倫”。這個1989年從太空梭上發射的龐然大物，是人類迄今為止最成功的金星探測器。 麥哲倫號探測器重3365千克，裝有一套先進的電視攝像雷達系統，能透過厚實的雲層測繪出金星上一個足球場大小的物體圖像。它經過462天的太空飛行，於1990年8月10日飛臨金星，每隔40分鐘向地球傳回測得的數據和拍攝的照片。 麥哲倫號探測器首次獲得第一張完整的金星地圖，對研究認識金星上的地質地貌，提供了影像資料。

麥哲倫號探測器

美和俄合作勘測

據英國每日郵報報導，目前，美國宇航局和俄羅斯太空研究中心合作，計畫2025-2026年發射探測器和登入器至金星。

近日，美國宇航局和俄羅斯太空研究中心的科學家將共同探討金星探索計畫，這項太空任務被命名為“韋內拉-D”，科學家計畫發射俄羅斯太空探測器3年時間抵達金星軌道，攜載的登入器將在金星惡劣表面環境操作幾個小時。這項國際聯合太空計畫將有助於揭曉金星的遠古氣候，分析這顆星球是否具備孕育生命的條件，1月底，美國宇航局總部對金星探索任務進行了報告評估，並精煉了任務目標。

美國宇航局行星科學部主管吉姆-格林(Jim Green)說：“雖然金星是地球的‘姊妹行星’，我們仍需進行深入探索，其中包括：分析是否金星曾擁有海洋，是否孕育生命等。通過理解金星和火星，將進一步完善我們對類地行星進化歷史的認知，洞悉地球過去、當前和未來的變化。”同時，研究小組將研究發射一艘太陽能動力飛艇至金星頂端大氣層的可行性，該飛艇進入金星大氣層，對金星探索大約3個月時間。金星的體積和成分類似於地球，但是旋轉緩慢，與地球自轉方向相反，即自東向西旋轉。

金星密集大氣層能誘捕熱量，形成一種溢出溫室效應，最終導致它成為太陽系最熾熱的行星，表面溫度非常高，足以熔化鉛。美國“韋內拉-D”科學定義小組聯合主席大衛-塞斯克(David Senske)說：“在太陽系，地球和金星非常相似，它們具有類似的體積和成分，這項太空探索計畫旨在尋找合作夥伴，共同研究分析金星氣候變化機制，通過該機制或將發現抑制地球溫室效應的有效措施。”

歐洲航天局

金星快車是歐洲對金星的第一次任務，發射日期是2005年11月9日。發射器是歐洲/俄羅斯聯合公司斯塔瑞森（Starsem）製造的聯盟號飛船。發射質量1270千克，包括93千克軌道器有效載荷和570千克燃料。軌道器設備包括：金星監視照相機、空間電漿和活性原子分析器等。宇宙飛船由位於德國達姆施塔特市的歐洲太空控制中心操縱。

“金星快車”探測器

據國外媒體報導，科學家認為5億年前在一次熔岩流災難事件中金星表面覆蓋了大量熔岩流，但天文學家之前未發現當前金星火山活躍性的確鑿證據。目前，“金星快車”探測器最新發現金星火山噴發的跡象，這將有助於揭曉金星是如何形成的。德國馬普太陽系研究所尤金-夏伊金(Eugene Shalygin)說：“我們觀測發現金星表面熱點區域會多次突然變熱，之後再冷卻下來。”通過雷達影像數據可發現這4個熱點區域位於地質斷裂帶，但這是第一次探測到熱點區域的溫度逐天發生顯著變化。這是迄今發現金星火山活動性最有說服力的證據，這幾個熱點區域沿著Ganiki Chasma斷裂帶接近奧扎蒙斯和馬特蒙斯火山。

斷裂帶是表面結構斷裂的結果，經常與地殼之下岩漿上涌密切相關。這一過程將使熾熱物質涌至表面，很可能熔岩流通過斷裂帶釋放出來。研究人員測定“目標A”熱點區域面積大約1平方公里，溫度高達830攝氏度，比金星全球平均溫度480攝氏度高許多。這項最新研究與“金星快車”探測器其它勘測數據相吻合，暗示著近期該星球表面存在火山活躍性。2010年，對金星幾座火山的紅外觀測圖像顯示曾有數百萬年前形成的熔岩流結構。幾年之後，科學家報導稱，金星高層大氣二氧化硫出現短暫峰值，暗示著這顆星球存在火山活動。

但這是首次科學家發現幾天之內金星表面亮度的顯著變化，歐洲航天局“金星快車”項目科學家哈肯-思維漢姆(Hakan Svedhem)說：“看來我們最終可以將金星列入太陽系具有火山活躍性的星球成員之一，我們的研究表明當前金星表面火山仍處於活躍狀態，這對我們研究分析地球和金星不同進化歷史提供了重要線索。”

日本

由日本宇宙航空研究開發機構研發的“拂曉”號（Akatsuki）金星探測器將在今年12月再次嘗試進入金星軌道，這是自2010年12月以來，“拂曉”號探測器第二次獲得進入金星軌道的機會。在五年前，“拂曉”號抵達金星附近，但是由於主發動機的故障沒能進入金星軌道，於是“拂曉”只能圍繞太陽公轉，等待進入金星軌道的機會。今年12月，“拂曉”號有望與金星再次擦肩而過，由於主發動機故障依然存在，因此探測器只能使用側推進器控制方向，等待進入金星軌道的機會。

“拂曉”號探測器是日本航天機構研發的首個地外天體氣候飛船，旨在研究金星的大氣情況。在抵達金星附近時，日本科學家發現探測器上的主發動機出現故障，無法進行完成推力輸出，因此“拂曉”號沒有能夠進入金星軌道。在此後的五年時間裡，“拂曉”號無法完成科學任務，只能等待今年12月的機會。日本科學家認為如果這次成功，那么“拂曉”號將進入一個高橢圓軌道，環繞金星運行一周需要八至九天的時間。

日本首顆金星探測器

日本宇宙航空研究開發機構的官員在今年二月份的任務更新上提到，“拂曉”號進入的軌道高度相當於金星10倍半徑，“拂曉”號能夠對金星的雲層和大氣成分進行探測，並研究其表面狀況。當“拂曉”號的軌道高度低於10倍金星半徑時，就可以近距離研究雲層上的對流活動和微小的波動，掌握金星厚厚雲層的奧秘。“拂曉”號還能對金星表面火山進行探測，目前探測器上的天線也存在故障，與地球的聯繫時斷時續。“拂曉”號耗資為3億美元，日本科學家試圖利用該探測器對金星進行全面研究。本次發射任務中，還有IKAROS太陽帆飛船，該探測器已經利用太陽光壓進行飛行，太陽帆也有望成為未來太空飛行器的新動力來源。

台北時間2015年12月9日訊息，在經過長達5年時間的延遲和磨難之後，日本“曉”(Akatsuki)號金星探測器終於成功進入了金星軌道。日本標準時間12月7日上午8:51(台北時間7:51)，“曉”號金星探測器的4台小型發動機開始點火，連續啟動大約20分鐘。這一動作提供的微弱推進力成功地降低了探測器的飛行速度，並使其被金星引力場捕獲。