卡西尼号土星之旅气象万千

转自：上海网上天文台    

      科学时报2005年03月03日：在经历了23年地基观测之后，一架飞行器终于再次踏上了土星的轨道。与1979年至1981年飞越土星的先驱者 11号、航行者1号，以及航行者2号宇宙飞船不同，这架名为卡西尼号的飞行器将在土星“逗留”至少4年的时间，期间，它将绕土星轨 道飞行74周，搜集有关这颗行星的大气、神秘的磁层和电离层、土星环，以及有关土星卫星的信息。最新出版的《科学》杂志，详细介 绍了卡西尼号在飞往土星的途中、通过土星环平面和插入轨道，以及最初几次环绕土星飞行时得到的观测结果。

      携带12套仪器的卡西尼号飞行器与它的“小兄弟”——装载6套设备的惠更斯号探测器，于1997年10月15日在美国的卡那维拉尔角发射 升空。由于自重达5650公斤，为了完成这项艰巨的飞行任务，卡西尼号借助三次引力加速、花费了7年的时间终于抵达了目的地——土 星。卡西尼号围绕太阳飞行了两周，并且在2000年12月近距离飞越木星轨道时进行了最后一次引力加速。在飞越木星轨道期间，卡西尼 号并没有放弃这一千载难逢的机会，利用随身携带的仪器对木星系统的种种特性进行了探测，取得了激动人心的研究成果。

      随着与土星距离的逐渐拉近，卡西尼号开始向这颗被光环围绕着的神秘星球“滑落”。在2004年6月11日，卡西尼号飞到了距离土星最 远的一颗卫星——土卫10（菲比）2071公里的位置。卡西尼号以最近的距离掠过了这颗卫星。从卡西尼号传回的图像可以看到，土卫10 的表面覆盖着大量的陨石坑，意味着这颗古老的天体曾经历尽“沧桑”，研究还发现，土卫10由一种岩石和布满孔隙的水冰的混合物构 成。为了使飞行器减速，卡西尼号于2004年7月1日点燃了它的主火箭引擎，从而使它能够进入一个稳定的轨道。在成功减速之后，卡西 尼号滑越了著名的土星环，并且在接近土星环平面的过程中，获得了有关土星环结构和化学性质的大量详细资料。同时，卡西尼号还在 土星环的缝隙处发现了一些新的卫星；绘制了新的土星环图；对于土星环的构成有了更为精细的了解；含氧的云团暗示着土星环具有稀 薄的大气；而其他数据则表明，这些土星环是由循环着的卫星碎片构成的，因此土星环很可能是土星的第二代，甚至第三代“子孙”。

      在跨越土星环平面期间，卡西尼号也到达了土星的最接近点，与这颗巨大的气态天体仅仅有18000公里的距离。在接近土星的整个过程 中，卡西尼号携带的仪器追踪到了与暴风雨有关的闪电、云团、垂直风剪力，以及土星大气中的热量变化。这些观测结果表明，从1981 年至今，土星的旋转速度不可思议地减慢了大约6分钟。与木星的大气相比，土星的大气中含有更多的碳元素，这与通过核增长构成行 星的原理相一致。卡西尼号在土星环D内部还发现了一个放射带，其外部的磁场在不断变化，当前的磁场较弱而范围较广，并且这里的 离子回旋加速波束也表明了一个动态的等离子区的存在。

      在经过土星最接近点之后，卡西尼号穿过土星环F和土星环G之间的巨大缝隙，进入了一个稳定的轨道。随着这一轨道的形状和角度产生 的变化，卡西尼号将能够拜访更多的土星卫星，并且采集土星系统的其他信息，从而绘制出一个关于土星系统的更为完善的动力学三维 模型。卡西尼号并非只是随便看看，它要在土星扎下根来。

(赵路 群芳/编译，更多信息请见2月25日Science杂志)！