惠更斯号

探测器

‌惠更斯号‌是一个由欧洲空间局建造的探测器，它是卡西尼-惠更斯号项目的一部分。惠更斯号的主要任务是登陆土卫六，进行实地考察，包括调查其云层、大气层以及表面地貌状况‌。

探测器简介

惠更斯号是人类第一个登陆土卫六的探测器。

惠更斯号是任务是调查云,大气层,及土星

2004年12月25日，“惠更斯”号脱离了位于环土星轨道的母船，飞向土卫六以完成它的使命。在这段时间里，“惠更斯”号仍旧处于“睡眠”的状态，探测器内部停止工作，直至抵达土卫六前几小时才被唤醒。

“惠更斯”号重319公斤，外形像一个贝壳，前部有一个防热盾，配备有三个降落伞，以用于降落过程。

在距离土卫六表面1200公里时，“惠更斯号”将以2．2万公里/时的速度冲向土卫六表面。“惠更斯”号前部的防热盾可以起到保护作用，避免它下降时与大气剧烈摩擦而烧毁。约在距土卫六地表面190公里处，探测器和防热盾分离。在距表面170公里处，探测器减速到每小时1400公里。此后，“惠更斯”号分别打开了三个降落伞。在距离土卫六表面几百米处，它会打开探照灯，照亮土卫六地表物体。

在两个半小时降落过程中，“惠更斯”号的仪器会拍下土卫六表面情况、量度风速及压力，以及分析大气层气体，这些采集到的数据会传回母船“卡西尼”号轨道器上。其登陆地点可能是一个铺满甲烷冰的坚硬表面，石块或是化学品海洋。但无论它登陆何地,将继续向母船传送数据直到电池耗尽或母船离开接收范围为止，电池估计能维持半个小时。ESA认为惠更斯号着陆的地方是固体陆地。

组成

携带仪器

惠更斯号探测器包含6个复杂的指令面板用于处理登录土卫六后获得的科学数据.这六部分是:

惠更斯惠更斯号大气结构探测仪(HASI)

多普勒风实验装置(DWE)

降落成像仪/光谱辐射计(DISR)

气相层析质谱仪(GCMS)

悬浮物质收集器和热解器(ACP)

表面科学包(SSP)

设计缺陷

在探测器发射很长之后,有几个参与的工程师发现卡西尼号上的通讯部件存在一个严重的设计缺陷,这个缺陷可能导致所有来自惠更斯号的信息数据完全丢失.

因为惠更斯号直接向地球传送数据来说显得太小了,所以人们设计当它通过土卫六大气降落在其上后用无线电向卡西尼号发射遥感数据,这些数据将通过卡西尼号上的直径4米大的主天线中转到地球.一些工程师,如在ESA达姆施塔特工作的Claudio Sollazzo和Boris Smeds,对这个设计并不放心,他们认为,这个功能在发射前并没有经过完全彻底的实况测试.Smeds试图让上层对已在飞行的卡西尼号执行附加测试.2000年上半年,他从地球向卡西尼号发出模拟能量变化和多普勒效应的遥感数据.当时卡西尼号不能正常转播数据.

原因是:当惠更斯号降落在土卫六上时,将会相对卡西尼号产生加速度,由此它的讯号将发生多普勒效应.因此卡西尼号的硬件已经被设计为能够接受超过效应范围频率的数据.无论如何,固件却不能:多普勒效应不仅改变了载波频率,它也改变了有效负荷位的速率,这些信息以8192位每秒的周相移动速率发报,有一个模块的编程不能够正确接收.

对固件进行重新编程是不可能的,为了解决问题卡西尼-惠更斯号的轨道必须进行调整.所以惠更斯号分离日期推迟了一个月(2004年11月推迟到2004年12月),调整的目的是让进入土卫六降落的路径可以相对于卡西尼号运动方向垂直,这样就大大减小了多普勒效应.

登陆土卫六

准备着陆

2004年12月24日圣诞夜那天，惠更斯号登陆器正式与卡西尼号探测器分离，开始了奔向土卫六的长达400万公里的行程，经过20天的长途跋涉，于北京时间14日18时13分抵达土卫六上空1270公里的目标位置，同时开启自身的降落程序，着手准备穿越土卫六的大气层。

在短短3分种的时间内，进入降落程序的惠更斯号登陆器的飞行时速由1万8千公里飞快降到1400公里，在穿越土卫六的云层时，登陆器按顺序打开一系列降落伞并使其自身速度降到300公里/小时。当惠更斯号降落到距离土卫六表面160公里的高空时，登陆器上的各种科学探测设备开始运作，拍摄土卫六的表面照片、收集分析土卫六大气的各项数据指标、将相关数据资料传给在土星轨道飞行的卡西尼号探测器并由其传回地球等工作有条不紊地进行着。当到达土卫六上空120公里的位置时，惠更斯号打开了最后的小型降落伞开始进入最终的着陆土卫六地表的过程。

着陆全程

惠更斯号的整个着陆过程持续2个小时15分钟，在此期间，登陆器上的6个探测设备分别收集了土卫六大气的各项数据，其中，“气象层质谱分析仪”收集分析大气组成，“降落摄影光谱无线电仪”拍摄气态甲烷照片和降落的全息摄影，并对“土卫六”的地表组成进行光谱分析。这些数据将同惠更斯探测器上其他设备探测收集到的有关“土卫六”风场强度、温度、气压、电场和磁场等数据一起，经卡西尼号探测器发送回地球。

成功登陆

北京时间15日0时19分，位于德国西部达姆施塔特的欧空局地面控制中心终于收到了惠更斯号发送的首批包括照片在内的各项数据。欧空局局长让雅克多尔丹当场表示，“我们是土卫六的第一批访客。我们正在接收的科学数据将会揭开这个新世界的秘密。”

由于自身携带的能源有限，惠更斯号登陆器在登陆后约90分钟就结束了自己的探测使命，静静地、永远地留在了土卫六的表面。但由其拍摄、收集、传回的有关土卫六的地表特征、大气环境各项指数的科学数据已足够欧空局的科学家们“消化”几年时间的。由于土卫六大气的物理及化学成分与40亿年前的地球很相似，因此，科学家们希望通过对惠更斯号传回数据资料的分析研究，能够揭示土卫六的真实面目，探究地球生命的起源。

数据丢失：惠更斯号也有遗憾

惠更斯”号在土卫六着陆被全世界誉为“巨大的成功”。的确如此，它发回的大量照片让科学家们掌握了第一手资料，然而，“惠更斯”号并未完全按欧洲航天局的计划执行任务，它也出现了重大“闪失”，因为它搜索到的数据事实上并未完全传回地球。

“惠更斯”号成像小组的科学家只收到了他们所希望的整个着陆过程中所拍摄的照片的二分之一。按照原来的计划，他们可以在持续2.5个小时的着陆过程中拍摄超过700张照片，可是，地球科学家只收到大约350张。另外，测算“惠更斯”号着陆过程中风速细微变化的多普勒转换实验的数据也丢失了。问题究竟出在哪里？按照设计，在降落过程中，“惠更斯”号向在它正上方运行的“卡西尼”母船发送了一系列信息，这些数据由“卡西尼”号暂时保存，到它正对着地球时再发给正在地面等待的科学家。“惠更斯”号使用两条通路向“卡西尼”号发送数据，而两条通路使用的微波频率略有不同。在每一条通路中传送的信息都有备份，就象两个不同的电台广播同样的节目，因为这些信息是如此重要，如果丢失的话就太遗憾了。正是这种备份的设计才确保了这次探索任务没有遭受失败的命运。“卡西尼”号拥有两个不同的接收器，用于收集“惠更斯”号发来的数据。可是，其中一个接收器没有启动。原因其实很简单，在整个任务期间，A通道接收器压根就没有开通，因为地面科学家根本就没有向它发出“开通”指令。这是欧洲航天局的责任。需要向“卡西尼”号发出的所有指令由都科学家事先编写好了软件指令程序，美国喷气推进实验室向“卡西尼”号发送的与“惠更斯”号任务有关的所有指令都由欧洲航天局编写。欧洲航天局科学主任索斯伍德表示，这个错误本来应该在检查过程中发现的。现在欧洲航天局正在调查为什么这么严重的错误竟然没有事先发现。

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