小型化是1998年太空探索的主要形式,计划发射的规模缩小,所携带的设备也很精简。即便是大型空间观测站“高级X射线天体物理学设备”(AXAF,价值高达14亿美元),外形也比以前减小了不少。
今年太空探索的运载工具的主角是“飞马XL”。“飞马XL”以前曾有过几次失误,1997年曾被美国航空航天局暂停了它的飞行。但是,最近的4次飞行却很成功,美国航空航天局对它亦然寄予厚望。
下面是1998年的发射蓝图。
一月
月初,美国航空航天局将研究目标重新转向了月球,“月球勘探者”飞向月球。“月球勘探者”堪称小巧玲珑,可以放在汽车后座上。在太空运转一个月后,它就可以判断笼罩在月球阴影处的极地凹地是否含有水冰。以前发射的绕月飞行器“克莱门廷”号曾经发现月球上似乎有冷冻水,但是这一发现一直有争议。
“月球勘探者”不能直接看到月球上是否有水,通过它携带的中子探测器可以推断出月球上氢的多少。宇宙射线轰击月球表面的原子,形成中子流,中子流在氢的作用下飘逸到太空中,如果测得的氢的含量过大,则说明这些氢存在于水中。
“月球勘探者”将在距离月球100公里处绕行一年,如果燃料许可,将下降到离月球表面10公里处运转。所携带的伽玛射线光谱计将探明月球上放射性微量元素以及铁、硅等普通元素的储量。
“月球勘探者”还配备了磁强仪、电子反射计。通过这两台仪器所得的数据,就可以判断月核的大小及其导电性能。眼下被广泛接受的月球形成理论认为:地球早期曾经被一个体积至少像火星大小的天体撞击过,飞溅的地球碎屑最后聚合为月球。按照这种理论,月球上磁性物质以及铁的含量 :同地幔中的含量不应当有太大的出入。参照“月球勘探者”上的磁强仪和电子反射计所得出的数据,就可以检验该理论正确与否。
为了探明月球的地质活动,“月球勘探者”还带有阿尔法粒子光谱仪来测量月球表而释放放射性气体的速率。科学家希望通过探明放射性气体放射的地点和时间来判定月震等月球活动的频率。科学家多认为月球上的放射性气体由氮、一氧化碳和二氧化碳构成。如果将来在月球上建立人类基地的话,能源供应将主要依赖这些气体。
通过监视“月球勘探者”发出的无线电信号频率的变化,地面控制人员就可以跟踪它的运行速度的变化。这样,科学家就可以测绘出月球引力的详图,从而得出月球表面下的比重。
三月
“过渡带和日冕探测者”(TRACE)将探索太阳表面的小磁场和太阳外层热气结构的关系。TRACE将为太阳可见表面,可见表面上面气体的延展层即过渡带以及太阳最外层的日冕等三个区域同时拍摄高分辨率图像来完成预定任务。
TRACE由“飞马XL”携带进入轨道,在地球的向阳面连续监测太阳8个月(其飞行时间为一年)。它携带的紫外线探测器可为太阳表面磁场结构精确成像,直径仅为750公里的磁场都可测出,同时,还可以在秒钟的范围内记录太阳表面磁场的变化。
七月
美国航空航天局正在规划新一代低成本、设计周期短的探测器。新一代探测器中的“深空1”(Deep Space 1)将率先升空。它将在1999年元月离近地小行星10公里处飞过,飞越月球,再访问一颗彗星。它是有史以来第一个携带自动导航系统的航天器,可以将地面控制人员的工作降低到最低程度去造访天体。一般说来,探测器携带的燃料都会在一定程度上限制了探测器的飞行,但“深空1”的部分动力来自太阳能,大大减轻了燃料负荷。
1999年1月,“深空厂将从距离近地小行星麦克奥里佛(McAuliffe)10公里处飞过,创下探测器靠近太阳系天体距离之最。该小行星是以1986年在“挑战者”号爆炸中丧生的中学教师克利斯特 · 麦克奥里佛的名字命名的。飞过这颗小行星时,“深空1”将为它成像并记录它的光谱,测量矿物成分、大小、形状以及亮度等特性。同时,还要研究太阳风在靠近这颗小行星时的变化情况。
2000年4月,“深空1”将飞越火星,研究火星表而的成分和大气。如果运气好的话,还可以顺带眺望火卫一和火卫二。两个月之后,它将飞向彗星West-Kohouteklkemura,并为之近距离拍照,研究包裹彗核的气体和尘埃。
同月,“应用科学卫星A”升空检验由阿根廷和美国设计的新型设备。这些设备包括自动测量运行方向的全球定位系统、一架用于数字太空摄影的固体摄像机、硅太阳能电池、一架磁强计以及跟踪南半球濒临灭绝的鲸群的迁移情况的仪器。
八月
波士顿大学学生设计的探测器“利用放射性重生性电离层超紫外线辐射及无限无线资源进行的地形实验”(TERRIERS),将被“飞马XL”送上天空,为地球电离层拍摄三维图像。该系统由小型太空探测器和地面设备构成。波士顿大学学生设计的仪器将测量电离层每天释放出的极紫外线。此次探索将持续一年的时间。
同月,日本将首次发射行星际太空器“行星B”号,1999年10月抵达火星。“行星B”号将研究火星大气层的最上层,测量其磁场并检查太阳风同火星大气的相互作用。“行星B”的重量很轻,只有186公斤重,载有15架仪器,预定飞行时间为一火星年(相当于地球上两年的时间)。
九月
迄今为止,宇宙中的恒星三分之一是从星系中的恒星爆炸产生的。“深域红外探测望远镜”(WIRE)将由“飞马XL”送到太空。其任务是在4个月的时间内研究这些非常活跃的星系。通过测量这些星系的密度和亮度随时间推移的变化,“深域红外探测望远镜”就能找到这些星系以及同这些星系相连的类星体的起源和演化情况。恒星的大规模诞生很可能是星系形成的标志,所以“深域红外探测望远镜”还可以探索新生的星系——原生星系。
由恒星爆炸的星系所释放出的能量绝大部分被尘埃吸收并在红外线中放射掉了。“深域红外探测望远镜”将在12微米和25微米两个红外波段记录下能量的放射情况。该望远镜很小,镜片的直径仅为28厘米,它将在几百度的空间范围内探测10万个星系,监测50亿光年距离以外的星系爆炸情况。或许,它还能记录下更远处(宇宙现在年龄10%处)极其明亮的星系呢?
十月
“远紫外线光谱探测者”号望远镜(FUSE)将在30宇宙近处通过远紫外线检查恒星际气体的成分以及寒冷恒星的和行星的外部大气、活跃星系的中心以及类星体等天体环境。“哈勃”太空望远镜观测的只是近紫外线,“超紫外线探测器”观测的是超紫外线,“远紫外线光谱探测者”号望远镜观测的是90~120纳米波长范围内的紫外线放射与吸收情况,可以填补前两者的空白。在3年的工作期限内,“远紫外线光谱探测者”号望远镜将测量近处宇宙中氚的含量。氚是在宇宙“大爆炸”时产生的一种氢离子。此外,“远紫外线光谱探测者”号望远镜还是第一个可以判断大小麦哲伦云等近处星系中恒星际媒质结构的卫星。它可以用于研究新星和超新星爆炸,检验这些爆炸合成重元素的理论并可以研究超新星的冲击波是如何为周围的其它加热的。
1999年,宇航员计划将低温制冷设备安装到“哈勃”望远镜上。1999年10月将检验该系统是否可行。制冷系统采用等是机械原理,没有依赖冷凝氮等技术,大大延长了“哈勃”红外摄像机的寿命。摄像机在1997年安装上以后,容纳并维护其温控系统的部件泄漏,如果不加以修理,只能使用一年半(预计寿命是4年左右)。飞行试验将监测新的制冷系统在无引力的艰苦条件下的工作能力。
十一月
“高级X射线天体物理学设备”(AXAF)将飞向太空,永不复返。它的预计工作寿命为15年,包括宇航员定期维修。在绕地球运行中,它将在100~10000电子伏特之间的低X射线能量范围内完成极其清晰的图像高分辨度的光谱。它的任务有:有没有太阳质量几倍大的黑洞、查看热气形态宇宙中整个质量的大小、独立判断宇宙的年龄、验证星体演变亨超新星爆炸理论。
十二月
探索火星的第二轮冲锋开始。“火星98轨道运行器”(Mars 98 Orbiter)将在1999年9月飞抵目标,并在2个月以后展开工作。它将在火星极地上空400公里处用整整一个火星年的时间,来检测火星上温度、压强水汽等气候情况的分布与变化。它携带的火星彩色成像系统可以监测火星大气同火星表而的相互作用情况。“火星98轨道运行器”探到的数据还可以用来判断火星下面最有储水可能的地方。“火星98轨道运行器”同时还可以用作以后登陆火星的中继站。
[Science News,1998年1月3日]