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探测器列传:39.最后的任务

2025/5/24
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科学史评话最新专辑

AI Deep Dive AI Chapters Transcript
Topics
播音员:我将讲述卡西尼号探测器对土星大气现象、六边形结构以及最终任务的观测和研究。土星大气层并非一成不变,会周期性地出现大型风暴,我们称之为大白斑。这些风暴的直径可达数千甚至上万公里,并会沿纬度线方向扩展,形成环绕土星的环带。大白斑的周期大约为28.5年,其形成原因与土星大气中的热对流和成分有关,主要成分为氨气、水冰和硫化氢氨。此外,土星南半球也存在一些持续时间较短的风暴。一个令人着迷的现象是土星北极的六边形环形结构,其每条边长达1.45万公里,这个结构非常稳定,尽管颜色会发生变化,但形状保持不变。关于其形成原因,我们推测这与土星大气环流中的罗斯贝波有关,通过旋转水槽实验也得到了验证。卡西尼号探测器对这个六边形结构进行了近距离观察,发现其中心存在一个持续稳定的风暴。土星的磁场强度是地球的20倍,但只有木星的二十分之一,其磁轴和自转轴几乎重合。土星也存在范艾伦辐射带,并且由于土星环的存在,在赤道附近也存在一个小型辐射带。土星环主要由水冰构成,并包含一些气体,根据卡西尼号的数据,它将在未来一亿年内消失。关于土星环的起源,目前存在几种假说,包括来自后期重轰炸期的小行星、土星本身的卫星碰撞以及土卫六远离土星导致卫星瓦解等。卡西尼号的最终任务是坠入土星大气层销毁,以避免其携带的地球微生物污染土星卫星。这个任务需要一系列复杂的变轨操作和引力弹弓刹车,最终卡西尼号在2017年9月15日坠入土星大气层烧毁。卡西尼号探测器为我们带来了关于土星及其卫星家族的大量知识,其发回的数据将继续为科学家们提供宝贵的资料。

Deep Dive

Chapters
本章节主要介绍了土星大气中周期性出现的风暴大白斑现象,包括其周期性、规模、形成原因以及与之伴随的无线电波辐射等。
  • 土星大白斑的周期大约是28.5年,每次出现直径能增长到上万公里
  • 大白斑是一种大气雷暴现象,主要成分是氨气、水冰和硫化氢
  • 土星大气的强对流是形成大白斑的关键因素

Shownotes Transcript

因为卡西尼号并没有进行过除菌处理,所以表面可能带有微生物,为了防止这个探测器最后撞上土星的卫星造成生物污染。必须把这颗探测器扔到土星里面去毁灭掉。这个任务就成了卡西尼号的最后一个任务了。 这个任务实施起来并不容易,从2008年地面上的科学家们,就在讨论这个任务的所有执行过程和细节。同样,要执行这次任务也是要花钱的,NASA还特地申请了2亿多美元的资金。而且这颗探测器也不是说想撞上土星就能撞上土星的,中间要完成一系列的变轨操作,还要利用土卫六泰坦执行一次引力弹弓刹车。 2017年的4月22号,卡西尼探测器最后一次路过了土卫六泰坦。利用这次机会实现了刹车,这个位置几乎就相当于卡西尼号轨道的远地点,在远地点刹车会让轨道近地点向土星贴近。4月26号,再次开发动机进行轨道修正,经过这次变轨以后,卡西尼号的近地点已经贴到了F环和土星表面之间。这一次穿越,卡西尼号探测器距离土星云层的高度只有3100公里。它拍摄了大量的照片,马上开始回传地球。未来它还要再转22圈,逐渐降低近地点高度,直到撞上土星。 2017年的9月14日晚上8点钟。卡西尼号传输了最后一张照片。最后负责监控的是戈德斯通测控站。9月15日卡西尼号坠入土星大气层烧毁,仅仅比预定的时间晚了30秒。 2018年NASA公布了一部短片,记录的就是卡西尼号的最后任务。画面上真实的表现了它是如何一次一次贴近土星表面,直到撞上去。直到最后一刻,它的天线还在倔强的对准地球方向,传送最后的测控数据。每次看到这里,我鼻子都发酸。这部片子获得了艾美奖的杰出原创互动节目奖。 卡西尼号陪伴了我们整整19年零335天。它带给我们关于土星和它的卫星家族的大量知识,人类对太阳系和行星的认知理解获得了极大的提升。它发送回来的数据成了一座宝库,科学家们还在不断从这些数据里面挖掘出新的发现。