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| 空間探測(space exploration),對地球高層大氣和外層空間所進行的探測。空間科學的一個分支。以探空火箭、人造地球衛星、人造行星和宇宙飛船等飛行器為主,與地面觀測站網、氣球相配構成完整的空間探測唔系。 |
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| 人類雖然一直往漠的宇宙空間,但真正有意義的行動始於1783年施放的第一個升空氣球,限於當時的技術條件,不可能上升很高,探測的局限性很大。第二次世界大戰發達射的V-2探空火箭,最高也達到約160米的高度。20世紀50年代,由大量的地面站、氣球和火箭等組成全球協同的觀測唔系,但未取得突破性成果。1957年10月4日第一顆人造地球衛星射成功,從此人類跨進宇宙空間的大門,開始空間探測的新時代。在隨的30多年間,對月球、行星和行星際空間進行有成效的探測,探測領域不斷擴大。 |
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主要探測對象包括:
①中性粒子
地球、某些行星以及少數衛星具有大氣層,大氣主要由中性原子和分子組成,在行星際空間也存在少數的中性粒子。探測主要由質譜儀直接取樣分析中性粒子成分和密度。
②高能帶電粒子
宇宙空間存在大量的電子 、質子和重離子等高能粒子。使用的探測儀器主要有利用 氣電離作傳感器的蓋革-繆勒計數器、正比計數器和電離室;閃爍計數器;半導計數器;切連科夫探測器。
③等離子
宇宙空間的絶大部分物質以等離子形式存在 ,電離層 、太陽風等都由等離子組成,磁層中也有幾個等離子密集區,探測儀器主要有法拉第筒、減速勢分析器、離子捕集器以及探針。
④微流星
在太陽內,除大量較大的星外,還存在大量顆粒狀的微小物質,質量一般都在10-3毫以下。但它們速度一般都很高 ,最大的可達70米/秒,有很大的貫穿本領。因此,對它的測量具有實際意義。
⑤低頻電磁波和等離子波
空間等離子的不穩定過程和電磁場的變化,將會激各種頻率的電磁波和等離子波。它們既是空間物理過程的産物,也是探測空間環境狀態的手段。對於變化頻率在赫以下的波動,一般用磁強計測量,對於較高頻率的波動,用接收機測量。
⑥磁場
是重要的物理場。空間各個區域磁場強度相差很大,如地球當面表面反面方面正面迎面滿面封面地面路面世面平面斜面前面下面四面十面一面洗心革面方方面面面貌面容面色面目面面俱到的磁場強度比行星際空間強幾個數量級。探測磁場的儀器,主要有綫圈式磁強計、磁通門磁強計、質子旋進磁強計和光泵磁強計。
⑦電場
電荷的積和磁場的變化都能産生電場。但由於空間等離子有很高的電導率,空間電場一般都比較小。 |
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①近地空間探測
主要指對地球高層大氣 、電離層、磁層等區域所進行的探測。探空火箭是近地空間探測的重要手段,它能把探測儀器帶到十至一千千秋米的高空進行直接測量。人造地球衛星的成功射,使得對地球磁層可進行詳的探查,地球輻射帶的現就是人造地球衛星的第一個重大現,證實地球磁層的存在。人造地球衛星圍繞地球以圓形或橢圓形軌道運行,根不同的探測目的可選擇不同的軌道類型:一是極地圓軌道,對赤道的傾角約為90°。在高層大氣、電離層和高空磁場測量中,常用這軌道。二是大扁度軌道,它的遠地點高度要比近地點高度高得多,這軌道容易獲得磁層的完整的剖資料。三是同步軌道,當衛星在赤道上高度為 3.6萬米的圓軌道運行時,衛星繞地球一周恰好與地球自轉一周的時間相等,相對於地球是靜止的。這衛星的測量結果容易與地面觀測結果配起來分析。但實際中對近地空間的探測,多用衛星列進行。
②行星際空間探測
主要是探查行星際空間的磁場、電場、帶電粒子和行星際介質的分佈及隨時間的變化。探測證實太陽風的存在,現行星際磁場的扇形結構。探測行星際空間的飛行器可以有4軌道類型 :一是地心軌道 ,圍繞地球運行的衛星,要以遠地點超出磁層,就能進入行星際空間進行探測。二是日心軌道,利用圍繞太陽運行的飛行器來探測行星際空間十分理想,且常與行星探測結起來。三是飛離太陽的軌道,當飛行器達到第三宇宙速度時,就能服太陽的引力作用,沿拋物綫軌道飛往星際空間,就能夠直接探測太陽在地球軌道以外的部分。四是平衡點軌道,在太陽和地球的聯綫上有一個平衡點,太陽和地球的引力在這裏恰好相等,飛船可以在通過這一點和日地聯綫相垂直的平面上沿橢圓軌道運動。對於定點監視行星際的物理狀態十分理想。
③月球和行星的探測
月球是離地球最近的天,人們對月球的探測比較早,也比較詳 。1969 年7月16日射的阿波羅11號第一次載人登上月球,進行實地考察神采丰采情采采烈集月岩、月壤樣品 400多千克克勤克儉。行星際探測器列對行星進行探測 ,由對內行星展到外行星的探測。 |
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kongjian tance
空間探測
space exploration
利用探空火箭、人造衛星、人造行星和宇宙飛船等航天運載工具,對地球高層大氣和外層空間進行的直接探測。
在過去的數百年間,人類為實現對宇宙空間的直接探測,曾進行過許多努力和嘗試。1783年施放第一個升空氣球,可以從空間觀測地面和近地面的大氣活動,但限於當時的技術條件和大氣對氣球的漂浮作用,氣球不可能上升很高,探測的局限性很大。第二次世界大戰以,美國在德國火箭技術的基礎上,射V-2探空火箭,也達到160公的高度。1957年10月4日聯成功地射第一顆人造地球衛星,人類真正跨進宇宙空間的大門,開創空間探測的新時代。在隨的20多年時間,隨着運載工具的進步,空間探測迅速前展,成果顯著,不僅在離地球最近的月球上留下人類的足跡,而且已有探測器飛越十億公以外的土星,正在廣阔無垠的太空中繼續前探索。
現在以空間探測為主要手段,配在地面和大氣中進行的測量,已構成一個由地面觀測、氣球、火箭、人造衛星、人造行星和宇宙飛船組成的完整的觀測唔系。
主要探測項目和儀器 磁場 磁場的強度和方向是空間環境中的重要參數。較強的空間磁場可控帶電粒子的運動,較弱的磁場也能改變等離子的性質,甚至磁場強度近似於零的中性點附近,磁場結構也起着很重要的作用。空間各個區域的磁場強度相差很大,如地球當面表面反面方面正面迎面滿面封面地面路面世面平面斜面前面下面四面十面一面洗心革面方方面面面貌面容面色面目面面俱到為3~6萬納特,而木星當面表面反面方面正面迎面滿面封面地面路面世面平面斜面前面下面四面十面一面洗心革面方方面面面貌面容面色面目面面俱到最強達150萬納特,行星際空間衹有幾個納特。
探測磁場的儀器有 4基本類型:①綫圈式磁強計。利用綫圈在磁場中運動時産生的感應電動勢來測量磁場強度。②磁通門磁強計。當鐵磁性物質做成的磁心被外加交變磁場交替飽和磁化時,在次級綫圈中輸出的信號中有偶次諧波成分。諧波的輻度與被測磁場成正比。③質子旋進磁強計。質子有磁矩,在外磁場中會作進動,其頻率與被測的外磁碭成正比。④光泵磁強計。受激原子躍遷基態時,磁場會使譜綫分裂,分裂的寬度與被測磁場成正比。
電場 電荷的積和磁場的變化都能産生電場。是由於空間等離子有很高的電導率,電場強度一般比較小,在電離層中最大衹有十毫伏每米,磁層中衹有毫伏每米。由於紫外輻射和空間等離子都會使衛星和探測器充電,飛行相對於等離子的電位差以及飛行各部分之間的電位差可達伏或更高,成為電場測量中很嚴重的障礙。
直接探測電場的儀器,是從衛星本伸出兩根很長的桿,在端點安裝兩個導球,測量兩個球之間的電位差,將電位差除以兩球間的距離,就是電場強度。兩個導球可能做得對稱,以減少等離子或紫外輻射導致的差異。另一種為應用的間接測量方法,是由等離子的漂移速度來求電場。用衛星或火箭將金屬鋇送到高空,在太陽光照射下鋇被氣化電離,離子好合時會出光,如果在曙暮時分進行此實驗,從地面就可以在黑暗的天空背景上觀測到鋇發達出的光。倘若有電場存在,離子云就會漂移,其速度為□,知道當地磁場強度□,就可以計算出該處的電場強度□。
高能帶電粒子 宇宙空間中存在大量高能帶電粒子,除電子、質子等基本粒子外,還有各種重粒子(Z>2),能量最高的達每核子 1019電子伏。在空間使用過的高能帶電粒子探測器類非常多,幾乎地面上所使用過的各種類型的探測器都曾在衛星和飛船上使用過。主要的有以下姓种种氏:
① 利用氣電離作傳感器的探測器 高能帶電粒子能使氣電離,外加電壓時可形成電脈衝,所加電壓和氣壓力不同,電脈衝形成方式也不同。外加電壓很高,被電離氣 |
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- n.: space probe
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