太阳系的探测活动
太阳系的探测活动
数千年以来直到17世纪的人类,除了少数几个例外,都不相信太阳系的存在。地球不仅被认为是固定在宇宙的中心不动的,并且绝对与在虚无缥缈的天空中穿越的对象或神祇是完全不同的。
当哥白尼与前辈们,以太阳为中心重新安排宇宙的结构时,仍是在17世纪最前瞻性的概念,经由伽利略、开普勒和牛顿等的带领下,才逐渐接受地球不仅会移动,还绕着太阳公转的事实。
太阳系的第一次探测是由望远镜开启的,始于天文学家首度开始绘制这些因光度暗淡而肉眼看不见的天体之际。
伽利略是第一位发现太阳系天体细节的天文学家。他发现月球的火山口,太阳的表面有黑子,木星有4颗卫星环绕着。惠更斯追随着伽利略的发现,发现土星的卫星泰坦和土星环的形状。后继的卡西尼发现了4颗土星的卫星,还有土星环的卡西尼缝、木星的大红斑。
1705年,爱德蒙·哈雷认识到在1682年出现的彗星,实际上是每隔75~76年就会重复出现的一颗彗星,现在称为哈雷彗星。这是除了行星之外的天体会围绕太阳公转的第一个证据。
1781年,威廉·赫歇尔在观察一颗它认为的新彗星时,在金牛座发现了联星。事实上,它的轨道显示是一颗行星,天王星,这是第一颗被发现的行星。
1801年,朱塞普·皮亚齐发现谷神星,这是位于火星和木星轨道之间的一个小世界,而一开始它被当成一颗行星。然而,接踵而来的发现使在这个区域内的小天体多达数以万计,导致它们被重新归类为小行星。
伽利略
到了1846年,天王星轨道的误差导致许多人怀疑是不是有另一颗大行星在远处对它施力。埃班·勒维耶的计算最终导致了海王星的发现。
在1859年,因为水星轨道近日点有一些牛顿力学无法解释的微小运动(“水星近日点进动”),因而有人假设有一颗水内行星祝融星(中文常译为“火神星”)存在;虽这一运动最终被证明可以用广义相对论来解释,但某些天文学家仍未放弃对“水内行星”的探寻。
为解释外行星轨道明显的偏差,帕西瓦尔·罗威尔认为在其外必然还有一颗行星存在,并称之为X行星。在他过世后,他的罗威尔天文台继续搜寻的工作,终于在1930年由汤博发现了冥王星。
但是,冥王星是如此的小,实在不足以影响行星的轨道,因此它的发现纯属巧合。就像谷神星,它最初也被当作行星,但是在邻近的区域内发现了许多大小相近的天体,因此在2006年冥王星被国际天文学联会重新分类为矮行星。
在1992年,夏威夷大学的天文学家大卫·朱维特和麻省理工学院的珍妮·卢发现1992QB1,被证明是一个冰冷的、类似小行星带的新族群,也就是现在所知的柯伊伯带,冥王星和卡戎都是其中的成员。
米高·布朗、乍德·特鲁希略和大卫·拉比诺维茨在2005年宣布发现的阋神星是比冥王星大的离散盘上天体,是在海王星之后绕行太阳的最大天体。
自从进入太空时代,许多的探测都是各国的太空机构所组织和执行的无人太空船探测任务。太阳系内所有的行星都已经被由地球发射的太空船探访,进行了不同程度的各种研究。虽然都是无人的任务,人类还是能观看到所有行星表面近距离的照片,在有登陆器的情况下,还进行了对土壤和大气的一些实验。
第一个进入太空的人造天体是苏联在1957年发射的“史泼尼克一号”,成功的环绕地球1年之久。美国在1959年发射的“先驱者6号”,是第一个从太空中送回影像的人造卫星。
第一个成功的飞越过太阳系内其他天体的是“月球1号”,在1959年飞越了月球。最初是打算撞击月球的,但却错过了目标成为第一个环绕太阳的人造物体。“水手2号”是第一个环绕其他行星的人造物体,在1962年绕行金星。第一颗成功环绕火星的是1964年的“水手4号”。直到1974年才有“水手10号”前往水星。
探测外行星的第一艘太空船是“先驱者10号”,在1973年飞越木星。在1979年,“先驱者11号”成为第一艘拜访土星的太空船。“旅行者计划”在1977年先后发射了2艘太空船进行外行星的大巡航,在1979年探访了木星,1980年和1981年先后访视了土星。
加加林
“旅行者2号”继续在1986年接近天王星和在1989年接近海王星。“旅行者”太空船已经远离海王星轨道外,在发现和研究终端震波、日鞘和日球屋顶的路径上继续前进。依据NASA的资料,两艘“旅行者”太空船已经在距离太阳大约93天文单位处接触到终端震波。
载人的探测目前仍被限制在邻近地球的环境内。第一个进入太空(以超过100千米的高度来定义)的人是苏联的太空人尤里·加加林,于1961年4月12日搭乘“东方一号”升空。第一个在地球之外的天体上漫步的是尼尔·阿姆斯特朗,他是在1969年的“太阳神11号”任务中,于7月21日在月球上完成的。
美国的航天飞机是唯一能够重复使用的太空船,并已完成许多次的任务。在轨道上的第一个太空站是NASA的太空实验室,可以有多位乘员,在1973~1974年间成功地同时乘载着3位太空人。第一个真正能让人类在太空中生活的是前苏联的“和平号”空间站,1989~1999年在轨道上持续运作了将近10年。它在2001年退役,后继的国际空间站也从那时继续维系人类在太空中的生活。
在2004年,“太空船1号”成为在私人的基金资助下第一个进入次轨道的太空船。同年,美国前总统乔治·布什宣布太空探测的远景规划:替换老旧的航天飞机、重返月球,甚至载人前往火星。