|
|
| 空间探测（space exploration），对地球高层大气和外层空间所进行的探测。空间科学的一个分支。以探空火箭、人造地球卫星、人造行星和宇宙飞船等飞行器为主，与地面观测台站网、气球相配合构成完整的空间探测体系。 |
|
| 人类虽然一直向往广漠的宇宙空间，但真正有意义的行动始于1783年施放的第一个升空气球，限于当时的技术条件，不可能上升很高，探测的局限性很大。第二次世界大战后发射的V-2探空火箭，最高也只达到约160千米的高度。20世纪50年代，由大量的地面台站、气球和火箭等组成全球协同的观测体系，但并未取得突破性成果。1957年10月4日第一颗人造地球卫星发射成功，从此人类跨进了宇宙空间的大门，开始了空间探测的新时代。在随后的30多年间，对月球、行星和行星际空间进行了有成效的探测，探测领域不断扩大。 |
|
主要探测对象包括：
①中性粒子
地球、某些行星以及少数卫星具有大气层，大气主要由中性原子和分子组成，在行星际空间也存在少数的中性粒子。探测主要由质谱仪直接取样并分析中性粒子成分和密度。
②高能带电粒子
宇宙空间存在大量的电子 、质子和重离子等高能粒子。使用的探测仪器主要有利用 气体电离作传感器的盖革-缪勒计数器、正比计数器和电离室；闪烁计数器；半导体计数器；切连科夫探测器。
③等离子体
宇宙空间的绝大部分物质以等离子体形式存在 ，电离层 、太阳风等都由等离子体组成，磁层中也有几个等离子体密集区，探测仪器主要有法拉第筒、减速势分析器、离子捕集器以及探针。
④微流星体
在太阳系内，除大量较大的星体外，还存在大量颗粒状的微小物质，质量一般都在10-3毫克以下。但它们速度一般都很高 ，最大的可达70千米／秒，有很大的贯穿本领。因此，对它的测量具有实际意义。
⑤低频电磁波和等离子体波
空间等离子体的不稳定过程和电磁场的变化，将会激发各种频率的电磁波和等离子体波。它们既是空间物理过程的产物，也是探测空间环境状态的手段。对于变化频率在几赫以下的波动，一般用磁强计测量，对于较高频率的波动，用接收机测量。
⑥磁场
是重要的物理场。空间各个区域磁场强度相差很大，如地球表面的磁场强度比行星际空间强几个数量级。探测磁场的仪器，主要有线圈式磁强计、磁通门磁强计、质子旋进磁强计和光泵磁强计。
⑦电场
电荷的积累和磁场的变化都能产生电场。但由于空间等离子体有很高的电导率，空间电场一般都比较小。 |
|
①近地空间探测
主要指对地球高层大气 、电离层、磁层等区域所进行的探测。探空火箭是近地空间探测的重要手段，它能把探测仪器带到几十至几千千米的高空进行直接测量。人造地球卫星的成功发射，使得对地球磁层可进行详尽的探查，地球辐射带的发现就是人造地球卫星的第一个重大发现，并证实地球磁层的存在。人造地球卫星围绕地球以圆形或椭圆形轨道运行，根据不同的探测目的可选择不同的轨道类型：一是极地圆轨道，对赤道面的倾角约为90°。在高层大气、电离层和高空磁场测量中，常采用这种轨道。二是大扁度轨道，它的远地点高度要比近地点高度高得多，这种轨道容易获得磁层的完整的剖面资料。三是同步轨道，当卫星在赤道面上高度为 3.6万千米的圆轨道运行时，卫星绕地球一周恰好与地球自转一周的时间相等，相对于地球是静止的。这种卫星的测量结果容易与地面观测结果配合起来分析。但实际中对近地空间的探测，多采用卫星系列进行。
②行星际空间探测
主要是探查行星际空间的磁场、电场、带电粒子和行星际介质的分布及随时间的变化。探测证实了太阳风的存在，发现了行星际磁场的扇形结构。探测行星际空间的飞行器可以有4种轨道类型 ：一是地心轨道 ，围绕地球运行的卫星，只要以远地点超出磁层，就能进入行星际空间进行探测。二是日心轨道，利用围绕太阳运行的飞行器来探测行星际空间十分理想，并且常与行星探测结合起来。三是飞离太阳系的轨道，当飞行器达到第三宇宙速度时，就能克服太阳的引力作用，沿抛物线轨道飞往星际空间，就能够直接探测太阳系在地球轨道以外的部分。四是平衡点轨道，在太阳和地球的联线上有一个平衡点，太阳和地球的引力在这里恰好相等，飞船可以在通过这一点和日地联线相垂直的平面上沿椭圆轨道运动。对于定点监视行星际的物理状态十分理想。
③月球和行星的探测
月球是离地球最近的天体，人们对月球的探测比较早，也比较详尽 。1969 年7月16日发射的阿波罗11号第一次载人登上月球，进行实地考察并采集月岩、月壤样品 400多千克。行星际探测器系列对行星进行了探测 ，并由对内行星发展到外行星的探测。 |
|
kongjian tance
空间探测
space exploration
利用探空火箭、人造卫星、人造行星和宇宙飞船等航天运载工具，对地球高层大气和外层空间进行的直接探测。
在过去的数百年间，人类为了实现对宇宙空间的直接探测，曾进行过许多努力和尝试。1783年施放了第一个升空气球，可以从空间观测地面和近地面的大气活动，但限于当时的技术条件和大气对气球的漂浮作用，气球不可能上升很高，探测的局限性很大。第二次世界大战以后，美国在德国火箭技术的基础上,发射了V-2探空火箭，也只达到160公里的高度。1957年10月4日苏联成功地发射了第一颗人造地球卫星，人类才真正跨进了宇宙空间的大门，开创了空间探测的新时代。在随后的20多年时间里，随着运载工具的进步，空间探测迅速向前发展，成果显著，不仅在离地球最近的月球上留下了人类的足迹，而且已有探测器飞越十几亿公里以外的土星，正在广阔无垠的太空中继续向前探索。
现在以空间探测为主要手段，配合在地面和大气中进行的测量，已构成了一个由地面观测台、气球、火箭、人造卫星、人造行星和宇宙飞船组成的完整的观测体系。
主要探测项目和仪器 磁场 磁场的强度和方向是空间环境中的重要参数。较强的空间磁场可控制带电粒子的运动，较弱的磁场也能改变等离子体的性质，甚至磁场强度近似于零的中性点附近，磁场结构也起着很重要的作用。空间各个区域的磁场强度相差很大，如地球表面为3～6万纳特，而木星表面最强达150万纳特,行星际空间只有几个纳特。
探测磁场的仪器有 4种基本类型：①线圈式磁强计。利用线圈在磁场中运动时产生的感应电动势来测量磁场强度。②磁通门磁强计。当铁磁性物质做成的磁心被外加交变磁场交替饱和磁化时，在次级线圈中输出的信号中有偶次谐波成分。谐波的辐度与被测磁场成正比。③质子旋进磁强计。质子有磁矩，在外磁场中会作进动，其频率与被测的外磁砀成正比。④光泵磁强计。受激原子跃迁回基态时，磁场会使谱线分裂，分裂的宽度与被测磁场成正比。
电场 电荷的积累和磁场的变化都能产生电场。只是由于空间等离子体有很高的电导率，电场强度一般比较小，在电离层中最大只有几十毫伏每米，磁层中只有几毫伏每米。由于紫外辐射和空间等离子体都会使卫星和探测器充电，飞行体相对于等离子体的电位差以及飞行体各部分之间的电位差可达几伏或更高，成为电场测量中很严重的障碍。
直接探测电场的仪器，是从卫星本体伸出两根很长的杆，在端点安装两个导体球，测量两个球体之间的电位差，将电位差除以两球体间的距离，就是电场强度。两个导体球尽可能做得对称，以减少等离子体或紫外辐射导致的差异。另一种广为应用的间接测量方法，是由等离子体的漂移速度来求电场。用卫星或火箭将金属钡送到高空，在太阳光照射下钡被气化并电离，离子复合时会发出光，如果在曙暮时分进行此种实验，从地面就可以在黑暗的天空背景上观测到钡云发出的光。倘若有电场存在，离子云就会漂移，其速度为□，知道了当地磁场强度□,就可以计算出该处的电场强度□。
高能带电粒子 宇宙空间中存在大量高能带电粒子，除电子、质子等基本粒子外，还有各种重粒子(Z＞2)，能量最高的达每核子 1019电子伏。在空间使用过的高能带电粒子探测器种类非常多，几乎地面上所使用过的各种类型的探测器都曾在卫星和飞船上使用过。主要的有以下几种：
① 利用气体电离作传感器的探测器 高能带电粒子能使气体电离，外加电压时可形成电脉冲，所加电压和气体压力不同，电脉冲形成方式也不同。外加电压很高，被电离气体 |
|
- n.: space probe
|
|
|
|
| 空间探测器 | 行星际空间探测 | 空间探测器的成果 | | 空间探测器的任务 | 各国的空间探测器 | |
|