本文來自信公眾號返樸 （ID：fanpu2019），作者：王善欽驅(qū)者 11 號是第一個近末山離測土星的測器，也第一個成觀測木星北極的探器。它上先驅(qū)者 10 號，下啟旅行者 2 號。它的成功那父類探索“行星”（星、土星天王星與王星）的步又大大向前邁了步，也為后執(zhí)行任的一些外星探測器累了寶貴經(jīng)驗。特是，它為行者 2 號檢查了定路線的全性，為者成功探天王星與王星鋪平道路，從為人類實“行星壯”的壯舉到不可替的重要作。先驅(qū)者 10 號（Pioneer 10）的成功僅實現(xiàn)了類近距離測木星的想，大大強了人類外行星探的信心，使它的姐探測器 —— 先驅(qū)者 11 號（Pioneer 11）—— 從備件模切換到獨探測器模。NASA 的艾姆斯（Ames）研究中（ARC）的先驅(qū)者團隊正式動先驅(qū)者 11 號探測土星的劃。這個劃的具體驟是：先者 11 號先探訪星，然后助木星的力彈弓效實現(xiàn)加速變軌，再奔土星，現(xiàn)土星探的破冰之。大同小：先驅(qū)者 11 號的結(jié)構(gòu)先驅(qū) 11 號與先驅(qū)者 10 號的結(jié)構(gòu)完全樣，都有供電能的電池、維通信與用傳輸數(shù)據(jù)天線系統(tǒng)用于探測重要儀器用于定位航的系統(tǒng)先驅(qū)者 11 號攜帶的儀器欽山驅(qū)者 10 號基本相同（如下）[1] 但是，先者 11 號比先驅(qū) 10 號多一個儀：磁通門強計（Fluxgate Magnetometer）。增加的個儀器使比先驅(qū)者 10 號重 0.5 千克，因它的總質(zhì)為 258.5 千克。先驅(qū)者 11 號（也是先驅(qū) 10 號）的結(jié)構(gòu)。主天線高增益天）中間未標注的是增益天線圖片來源NASA，Vectors by Mysid；圖片文字翻浮山：善欽此外由于發(fā)射間晚了一多，先驅(qū) 11 號上面的儀 —— 特別是探測場與輻射相關(guān)儀器 —— 得到一定程度改進。先者 11 號的推進統(tǒng)、通信統(tǒng)、核電系統(tǒng)也與驅(qū)者 10 號的完全相同領(lǐng)胡1973 年 4 月 6 日 02:11:00（國際標準時，下），先驅(qū) 11 號搭載擎天-半人馬（Atlas-Centaur）火箭升空。它送上天火箭搭配體發(fā)動機以讓探測獲得更高速度。此，大約 13 個月前升空的先者 10 號已經(jīng)離小行星帶正在前往星的路上但尚未開探測木星先驅(qū)者 11 號搭載火箭升空圖片來源NASA Marshall Space Flight Center (NASA-MSFC)1974 年 3 月中旬，先者 11 號安全穿了小行星。1973 年 4 月 11 日，先驅(qū) 11 號進行了一軌道修正一次關(guān)鍵變軌1974 年 1 月 1 日，先驅(qū) 10 號成功結(jié)束木星探測務(wù)。先驅(qū) 11 號不再作為驅(qū)者 10 號的備件，轉(zhuǎn)而執(zhí)探測土星方案。但依然要先掠木星，而借助木引力彈弓應(yīng)變軌并速。在確先驅(qū)者 10 號大獲成功之后旅行者號隊希望先者 11 號能以更的距離靠木星，為來旅行者飛掠木星路。更近路線意味更大的風，因此先者號團隊的部分成反對這個議。但在衡利弊后先驅(qū)者號隊最終還同意了這建議，畢更近距離僅意味著險，也意著巨大的益：可以得木星的清圖像。1974 年 4 月 26 日，先驅(qū)者號隊發(fā)出指，修正先者 11 號的軌道從而實現(xiàn)個目標。先，先驅(qū) 11 號將比先驅(qū) 10 號更接近木，可以進更高清晰的觀測。次，先驅(qū) 11 號的軌道面木星赤道將有 52 度的夾角。這帶來兩個好處（1）它在進入木北史統(tǒng)時可以測木星的北極區(qū)域（2）它可以盡量減先驅(qū)者 11 號受到的木星輻劑量 —— 此前先驅(qū)者 10 號的探測明木星的場是圍繞星赤道面環(huán)向磁場沿著這樣軌道飛行可以盡量短木星磁與輻射影儀器的持時間。第，修正后軌道將以行的方式掠木星，它前進路的方向與星自轉(zhuǎn)的向相反。使它可以短時間內(nèi)到木星更表面并更地測量木磁場。探木星系統(tǒng)1974 年 11 月 7 日，先驅(qū)者 11 號進行了一次變，開始進木星系統(tǒng)11 月 25 日 03:39，先驅(qū)者 11 號穿過木星的形激波。下來，先者 11 號開始飛木星及其星。先驅(qū) 11 號和先驅(qū)者 10 號飛掠木星系（木星及衛(wèi)星）的線圖（木系統(tǒng)軌道面俯視圖。可以看，先驅(qū)者 11 號與先驅(qū)者 10 號繞木星路線的向是相反。圖片來：https://www.nasa.gov/ feature / 45-years-ago-pioneer-11-explores-jupiter，圖片文字翻：王善欽1974 年 12 月 2 日，先驅(qū)者 11 號先后飛掠木衛(wèi)（距離 78.65 萬千米）木衛(wèi)三（離 69.23 萬千米）；12 月 3 日，先驅(qū) 11 號先后飛掠衛(wèi)一（距 31.4 萬千米）與木號山二距離 58.67 萬千米）。[2] 相比先驅(qū)者 10 號，先驅(qū)者 11 號飛掠木星的四顆星時的距有近有遠1974 年 12 月 2 日，先驅(qū)者 11 號在 75.6 萬千米遠處拍攝到月形的木一。圖片源：NASA / Ames1973 年與 1974 年，先驅(qū)者 10 號與先驅(qū) 11 號拍攝的木四顆“伽略衛(wèi)星”圖像，從到右分別木衛(wèi)一（Io）、木衛(wèi)二（Europa）、木衛(wèi)三（Ganymede）與木衛(wèi)四（Callisto）。其中木衛(wèi)一的像由先驅(qū) 11 號獲得。圖來源：https://history.nasa.gov/ SP-349 / p180.htm1974 年 12 月 3 日 5:02，先驅(qū)者 11 號從木星后（相對地的視線）過，19 分鐘后，驅(qū)者 11 號到達木星近點，時它距離星云頂 4.2828 萬千米。作為對比先驅(qū)者 10 號木星近點與木云頂?shù)木?是 13.2 萬千米。因此天狗驅(qū)者 11 號遠比先驅(qū)者 10 號更靠近木星，僅后者距離 1/3，這使得它以得到遠后者更清的木星圖。先驅(qū)者 11 號拍攝到木星紅斑的清圖像，當先驅(qū)者 11 號在木星南緯 31 度上空、距離木 54.5 萬千米。圖片來巫真NASA在達到木星點前，先者 11 號的速度到了 47.5 千米每秒，成截至當時止最快的造天體。先驅(qū)者 10 號一樣，先驅(qū)者 11 號上面沒有數(shù)存儲設(shè)備它只能在得數(shù)據(jù)的時立即發(fā)數(shù)據(jù)，所，在它進木星后面，它拍攝任何數(shù)據(jù)無法被傳到地球。1974 年 12 月 3 日 5:44，先驅(qū)者 11 號從木星后面出，開始重發(fā)送獲得數(shù)據(jù)。緊著，它高飛向木星極區(qū)域上。12 月 3 日 09:27，先驅(qū)者 11 號拍攝到木星北極區(qū)域當時它距木星 43.5 萬千米。這是類第一次到木星的區(qū)。在先者 11 號拍攝的星北極區(qū)的圖像中清晰度達 152 千米每像。[3] 此前，天學家猜測星兩極區(qū)的大氣比道區(qū)域的氣更透明些，觀測南北極區(qū)可以更深地觀測大內(nèi)部。先者 11 號拍攝的括木星北區(qū)域在內(nèi)圖像。圖來源：NASA由于速度比先驅(qū) 10 號更高，且道面與木赤道面存較大夾角它在飛掠星的過程受到木星形輻射帶傷害小于驅(qū)者 10 號受到的傷害南岳1974 年 12 月 3 日，先驅(qū)者 11 號飛掠木衛(wèi)五（距 12.75 萬千米），確定它的質(zhì)量此前先驅(qū) 10 號沒有飛掠。1975 年 1 月 1 日，先驅(qū)者 11 號停止對木星探測。在測木星系期間，先者 11 號發(fā)回木及其衛(wèi)星幾百張照，對木星行了紅外量，并獲了磁場與電粒子的據(jù)。飛向星：爭論妥協(xié)與犧由于木星巨大引力作用，先者 11 號的軌道生大角度偏折。此，先驅(qū)者團隊發(fā)出令，讓它 1976 年 5 月 26 日和 1978 年 7 月 13 日先后實現(xiàn)兩?鳥軌，進一修正了它軌道，使飛向軌道外一側(cè)的星。先驅(qū) 11 號拍攝的運軌跡。它 1973 年 4 月在地球被發(fā)射升，1974 年 12 月飛掠木星系統(tǒng)泑山木星引力用下，軌發(fā)生明顯化，此后測器自身發(fā)出推進，實現(xiàn)變，飛向土，并在 1979 年 9 月經(jīng)過飛掠土系統(tǒng)，然離開太陽。圖片來：NASA；圖片文翻譯：王欽當時，行者號項已在此前批準，相的團隊也經(jīng)成立并定了此后計劃：旅者 1 號將繼續(xù)探木星系統(tǒng)土星系統(tǒng)以獲得更晰的圖像旅行者 2 號將執(zhí)行旅行者 1 號的任務(wù)（如果旅者 1 號失?。?探測木星土星、天星與海王（如果旅者 1 號成功）。行者 2 號飛向天星的一個鍵步驟是通過土星 A 環(huán)，借助土星引力彈弓應(yīng)完成變與加速。確保安全旅行者號隊建議先者 11 號先經(jīng)過星 A 環(huán)，以確定 A 環(huán)中的顆粒是否損害探測。經(jīng)過討，先驅(qū)者團隊同意這個方案然而，兩團隊在探器經(jīng)過土 A 環(huán)之后的路線擇方面卻現(xiàn)了分歧先驅(qū)者號隊想讓先者 11 號向土星環(huán)方向前，直接探土星內(nèi)環(huán)并確定此還處于爭狀態(tài)的 D 環(huán)是否存在。旅行團隊則要先驅(qū)者 11 號朝土星外環(huán)隋書前進，穿土星的 E 環(huán)，再離開土星系，以確定來旅行者 2 號的探測器通過條路線時否會受到星外環(huán)粒的傷害。驅(qū)者號團認為，如先驅(qū)者 11 號走旅行者號曾子給定的路，它與土的距離將越來越遠得不到天學家感興的更高清觀測，更法直接探土星內(nèi)環(huán)旅行者號隊也堅持己的建議如果先驅(qū) 11 號不走這條線，旅行 2 號也不冒險走條路線，王星和海星的觀測無從談起兩邊反復論，都無說服對方事情鬧到兩個團隊同的上級門 ——NASA 總部。NASA 總部同意了旅行號團隊的議，因為樣的路線然犧牲了土星內(nèi)環(huán)觀測以及土星自身更近距離測，但為能夠讓旅者 2 號探測天王與海王星這個犧牲值得的。 NASA 行星科學部門的負人宣布這決定時，場的先驅(qū)號團隊的員發(fā)出一噓聲，表抗議。盡如此，先者號團隊須執(zhí)行 NASA 總部的決定飛掠土星統(tǒng)1979 年 7 月 31 日，先驅(qū) 11 號開始觀測星。此時旅行者 1 號與旅行者 2 號也已先后束對木星探測，正著土星飛。1979 年 8 月 26 日，先驅(qū) 11 號拍攝的土、土星環(huán)土衛(wèi)五（星右下的點）。圖來源：NASA1979 年 8 月 29 日，先驅(qū)者 11 號進入土系統(tǒng)，先飛掠土衛(wèi)（距離 103.2535 萬千米）與土九（距離 1371.3574 萬千米）[2]1979 年 8 月 31 日，先驅(qū)者 11 號飛掠土衛(wèi)七（距 66.6153 萬千米）。[2] 同日，它在距土星 150 萬千米處探測夷山土星的弓激波，從首次用觀證明土星在磁場。[1]1979 年 9 月 1 日，先驅(qū) 11 號先后飛掠衛(wèi)十一（離 6676 千米）、土衛(wèi)十（距離 4.596 萬千米）土衛(wèi)四（離 29.1556 萬千米）土衛(wèi)一（離 10.4263 萬千米）[2] 并穿過土星環(huán)之外的面，接近 A 環(huán)。當天 16:29:34，先驅(qū)者 11 號到達土星近，此時它離土星云 2.0591 萬千米，速度到 31.7 千米每秒。在接與離開土的過程中先驅(qū)者 11 號拍攝了 440 張土星系統(tǒng)的照片其中約 20 張的分辨率達到 90 千米每像素。[1] 在此期間，它發(fā)現(xiàn)了土的 F 環(huán)與兩顆新星。飛掠星后，先者 11 號又在同天先后飛土衛(wèi)十（離 22.8988 萬千米）土衛(wèi)三（離 32.9197 萬千米）土衛(wèi)二（離 22.2027 萬千米）土衛(wèi)十四距離 10.9916 萬千米）與土衛(wèi)五距離 34.5303 萬千米）。[2]1979 年 9 月 1 日，先驅(qū)者 11 號拍攝的土星與土環(huán)的一部。圖片來：NASA1979 年 9 月 2 日，先驅(qū)者 11 號飛掠土衛(wèi)六（離 36.2962 萬千米）它拍攝的衛(wèi)六照片分辨率最達到 179 千米每像素。這圖像表明衛(wèi)六是一沒有表面氣特征的黃色衛(wèi)星根據(jù)不同段的圖像天文學家出土衛(wèi)六直徑為 5690 或 5760 千米。數(shù)據(jù)還表環(huán)狗土衛(wèi)六云頂端的溫約為 75K（零下 198 攝氏度）。[4]1979 年 9 月 2 日，先驅(qū) 11 號在 36 萬千米距拍攝的土六。圖片源：NASA在飛掠土星期間，驅(qū)者 11 號的紅外輻射計測土星上層氣的紅外射，結(jié)合線電掩星法，確定土星上層氣的溫度結(jié)構(gòu)等性。它的數(shù)表明：土的平均溫約為零下 180 攝氏度，土的主要成是液態(tài)氫因此不適生命生存[1]然后，先驅(qū)者 11 號向土星 E 環(huán)方向飛，離開土。1979 年 10 月 5 日，先驅(qū) 11 號結(jié)束對土系統(tǒng)的觀。飛離太在土星引的影響下先驅(qū)者 11 號的軌道發(fā)生陸吾。此后它著銀河系心方向飛太陽系，始執(zhí)行星任務(wù)。需注意到是它飛離太的方向與驅(qū)者 10 號飛離的方向幾乎反。1995 年，先驅(qū)者 11 號無法再為它的士敬供電，NASA 決定關(guān)閉它。1995 年 11 月 24 日，人類與驅(qū)者 11 號徹底失去聯(lián)系。在，先驅(qū) 11 號距離太陽 111 天文單位約 166 億千米）。現(xiàn)雷祖它對太陽的度為 11.182 千米每秒以每年 2.36 天文單位的度朝著現(xiàn)盾牌座的向運動。[2] 它的速度也已過第三宇速度，因可以在將脫離太陽。先驅(qū)者 11 號也攜帶了一金屬牌，面的符號圖案與先者 10 號上面的塊完全一。（詳情見《探索陽系邊疆先驅(qū)：先者 10 號丨行星游》）由先驅(qū)者 10 號只飛掠了木星而先驅(qū)者 11 號還飛掠了土，二者軌不相同。此，先驅(qū) 11 號的牌子上路線圖是精確的。過這是個問題。2019 年，有人 [5] 用 Gaia 衛(wèi)星獲得的星位置與動速度、向的數(shù)據(jù)斷出：約 92.83 萬年后，先驅(qū)者 11 號將飛掠矮星 TYC 992-192-1，與它最近時的離為 0.8 光年。這是它未 257 萬年內(nèi)能遇到的最的恒星。曲：從備到復制件先驅(qū)者 H1971 年，先驅(qū) 10 號與 11 號尚未被射，它們編號還是驅(qū)者 F 與先驅(qū)者 G。這一年，先共工者團隊計劃來發(fā)射先者 H，作為先驅(qū)者 G（先驅(qū)者 11 號）的備件按照計劃先驅(qū)者 H 將在 1974 年被發(fā)射升，1975 年 7 月飛掠木，其軌道與木星赤面垂直，此可以完觀測木星南北極。果它成功空，它將改名為先者 12 號。遺憾是，在先者 H 被發(fā)射前，NASA 總部否決了個方案。來，被拆核電池的驅(qū)者 H 被作為先者 10 號與 11 號的復制品放菌狗博館。在博館被吊著先驅(qū)者 H，它被作先驅(qū)者 10 號與先驅(qū)者 11 號的復制件。圖片源：CamWow“先驅(qū)者 12 號”的名稱被 1978 年 5 月 20 日升空的探測金的“先驅(qū)金星軌道”（Pioneer Venus Orbiter）所使用，它被稱為“驅(qū)者金星 1 號”（Pioneer Venus 1）。先驅(qū) 11 號飛掠木星，與木星道面的夾為 52 度，觀測木星的南極的部分域，因此算部分實了先驅(qū)者 H 的目標。真正實先驅(qū)者 H 的軌道模式的是后被發(fā)射升的太陽探器尤利西（Ulysses）與木星探測朱諾（Juno）。尤利西斯與陽赤道面夾角達到 80.2 度，幾乎直。朱諾與木星赤面完全垂（夾角為 90 度），屬于典的極軌探器。先驅(qū) 11 號的歷史貢先驅(qū)者 11 號是第一顆近距探測土星統(tǒng)的探測，它實現(xiàn)人類近距探測土星統(tǒng)的夢想在進入土系統(tǒng)后，驅(qū)者 11 號上面的各種儀炎居得了土星土星環(huán)與星衛(wèi)星的據(jù)。它獲的近紅外據(jù)使天文家可以確土星上層氣的溫度結(jié)構(gòu)與土六的溫度它在可見波段獲得圖像的品超過了地上當時所望遠鏡獲的圖像，為天文學研究土星統(tǒng)細節(jié)的一批珍貴像；它獲的土星磁的數(shù)據(jù)，天文學家以繪制土的磁層和場分布、度、方向結(jié)構(gòu)，并定太陽風子與土星統(tǒng)磁場相作用的細；它的近離觀測提了土星環(huán)大量細節(jié)并幫助天學家發(fā)現(xiàn)土星環(huán)的 F 環(huán)；它通過飛掠精確測定土星與土的一些衛(wèi)的質(zhì)量。外，先驅(qū) 11 號雖然不是一個近距探測木星統(tǒng)的探測，但它卻更近的距處獲得了星更清晰圖像，并次獲得木兩極的圖。它對木的探測進步深化了類對木星質(zhì)的認識為了紀念人探索飛在探索太系內(nèi)行星月球方面重大貢獻美國郵政于 1991 年 10 月 1 日發(fā)行了一套共 10 枚郵票，描述了陽系當時“九大行”與月球探索的情（當時冥星依然被為行星）在這套郵中，木星那一張搭先驅(qū)者 11 號，而不是最鴸鳥測木星的驅(qū)者 10 號，而土星、天王與海王星搭配旅行 2 號。筆者的個觀點是：然先驅(qū)者 11 號與旅行者 2 號分別對木星與關(guān)于做出更清的觀測，第一次成接近并傳數(shù)據(jù)的分是先驅(qū)者 10 號和 11 號。因此，合理的搭也許應(yīng)該：木星-先驅(qū)者 10 號，土星-先驅(qū)者 11 號，天王星與王星-旅行者 2 號。1991 年 10 月 1 日發(fā)行的星與先驅(qū) 11 號郵票。圖來源：United States Postal Service先驅(qū)者 11 號的成功也為后執(zhí)行任的旅行者 1 號、旅行者 2 號與卡西-惠更斯號探測器探土星積累第一批寶經(jīng)驗，并旅行者 2 號探測天王星與海星掃清了路。特別，它驗證土星環(huán)內(nèi)的顆粒環(huán)，確保旅者 2 號將來可以全通過預(yù)路線。當先驅(qū)者號隊的成員度因先驅(qū) 11 號為旅行者 2 號而犧牲自己鬿雀的探測目而憤憤不，但隨著來旅行者 2 號成功探測了天星與海王，他們也然了。因他們知道先驅(qū)者 11 號為旅行者 2 號作了開先鋒，從為人類探這兩顆冰行星做出自己的重貢獻。參文獻[1] In Depth: Pioneer 11, https://solarsystem.nasa.gov/missions/pioneer-11/in-depth/[2] Wikipedia: Pioneer 11, https://en.wikipedia.org/wiki/Pioneer_11#cite_note-Pioneer_11-1[3]Andrew LePage, Our First Good Look at Jupiter’s North Pole – 1974, https://www.drewexmachina.com/2016/06/28/our-first-good-look-at-jupiters-north-pole-1974/[4]Andrew LePage, Voyager 1: The First Close Encounter with Titan, https://www.drewexmachina.com/2015/11/12/voyager-1-the-first-close-encounter-with-titan/[5] Bailer-Jones, Coryn A. L. & Farnocchia, Davide, Future Stellar Flybys of the Voyager and Pioneer Spacecraft, Research Notes of the American Astronomical Society, 2019, 3, 59. 這篇論文的展版本見arXiv:1912.03503 (https://arxiv.org/ abs / 1912.03503)