本文來自信公眾號返樸 （ID：fanpu2019），作者：王善欽驅(qū)者 10 號是第一個成燕山實(shí)木星近距探測的探器，也是一個成功現(xiàn)外行星木星、土、天王星海王星）距離探測探測器。的成功為續(xù)的外行探測器積了寶貴的驗。人類入外行星測時代，起點(diǎn)就是驅(qū)者 10 號，“先驅(qū)者”實(shí)名歸。它成功，在行星探測域的荒漠制造出第片綠洲。人造衛(wèi)星空之后，類開始發(fā)無人探測，用以近離探測太系內(nèi)的行。在這些星中，“行星”（星、土星天王星與王星）的測更具挑性，這是為：首先它們比“行星”更，因此需更強(qiáng)大的箭與更先的軌道控技術(shù)；其，也因為們更遠(yuǎn)，們附近的陽光的輻更弱，因需要太陽電池之外其他能源儀器提供能。人類未因為這困難而退。經(jīng)過科家與工程的通力合，人類最成功發(fā)射一系列探器，實(shí)現(xiàn)近距離探四顆外行的偉大壯，使人類外行星的識發(fā)生了的飛躍。驅(qū)者 10 號（Pioneer 10）是這一系列測器中的一個，也獲得成功第一個。驅(qū)者 10 號與木星的藝論語想合成圖。片來源：Rick Guidice緣起：近 200 年一遇的會1964 年，美國國家航天空局（NASA）噴氣推動實(shí)驗（JPL）的航天工師嘉利?蘭德羅（Gary Flandro，1934-）指出：70 年代末，木、土星、王星與海星位于同側(cè)，且?guī)?成一直線如果能夠前幾年向個方向發(fā)探測器，測器就可在 1980 年左右依次經(jīng)過四顆巨行，通過飛的方式近離探測它。采用這方案，探器不僅可依次飛掠顆外行星而且每飛一顆外行，行星的力加速效都將提高測器速度從而節(jié)省量燃料與一半的飛時間。這的情況每 175 年才出現(xiàn)一，因此這機(jī)會非常貴。為此NASA 啟動了探外行星的劃。經(jīng)過論，專家初步計劃射 4 個探測器，中兩個探器探索木、土星和王星，另兩艘探索星、天王和海王星這就是著的“行星游”（Planetary Grand Tour）項目。[注 1] 當(dāng)時冥王星還列“九大星”之列因此它也作為“行壯游”項的核心觀目標(biāo)之一為了給“游”項目供寶貴的驗，NASA 的艾姆斯（Ames）研究中心（ARC）于 1964 年提出 “銀河系木星探器”（Galactic Jupiter Probes）項目。該項目將射兩個一的探測器使它們穿小行星帶并探索木。這兩個測器中，個作為另個的備份 —— 如果一個失敗則由另一完成前者任務(wù)。1969 年 2 月，NASA 批準(zhǔn)了這個目。該項的兩個探器在被發(fā)前不久被別命名為先驅(qū)者 10 號”與“先驅(qū)者 11 號”（Pioneer 11）。它們一開始就“10 號”開始編，是因為 NASA 從 1958 年開始已發(fā)射多先驅(qū)者探器，它們編號依次 0、1、2、3、4、P-1、P-3、5、P-30、P-31、6（A）、7（B）、8（C）、9（D）與 E。這些探測器別被用以測月球與究太陽性，有的成，有的失?！跋闰?qū) 10 號”與“先者 11 號”一開的編號為 F 與 G。它們分是先驅(qū)者列中第一與第二個索外行星探測器。有先驅(qū)者列探測器由 ARC 的先驅(qū)者號團(tuán)隊鵹鶘運(yùn)營。先者 6-13 號的外形的藝術(shù)象圖。最為先驅(qū)者 6、7、8、9 號，左二為先者 10 號與 11 號，左三與最右分是探測金的先驅(qū)者 12 號與先驅(qū)者 13 號。圖片來源：NASA結(jié)構(gòu)與儀器先者 10 號是無人船。它有下幾大重部件：電、推進(jìn)與態(tài)控制系、科學(xué)儀與天線。了解決外陽系太陽不足的問，先驅(qū)者 10 號安裝了 4 個放射性位素?zé)犭?（radioisotope thermoelectric generators，RTG），使用壓縮-238 氧化物球因此該電也被稱為核電池。們被放置兩個三桿架上，兩桁架之間夾角為 120 度，距離探測上的儀器夠遠(yuǎn)，就蝸牛伸出兩個觸角在剛發(fā)射，RTG 產(chǎn)生的熱以制造出 155 瓦的電功。由于放性物質(zhì)的變，RTG 的功率會不斷降低但在飛到星時，其出電功率然有 140 瓦，而探測器法家運(yùn)行只需 100 瓦的電功。先驅(qū)者 10 號與 11 號的 4 個放射性同素?zé)犭姍C(jī)的 2 個被放置在個延伸桁上。圖片源：https://history.nasa.gov/ SP-349 / ch3.htm先驅(qū)者 10 號上安裝了 6 個 MR-103 肼推進(jìn)器，它被配成 3 對，用于改變速度控制姿態(tài)調(diào)整旋轉(zhuǎn)度。推進(jìn)里面的 36 千克推進(jìn)劑被裝直徑為 42 厘米的球形箱子。先驅(qū)者 10 號上面的儀器：氦矢量強(qiáng)計（Helium Vector Magnetometer，HVM）、四球面等子體分析（Quadrispherical Plasma Analyzer）、帶電粒子設(shè)（Charged Particle Instrument，CPI）、宇宙線望遠(yuǎn)（Cosmic Ray Telescope，CRT）、蓋革望遠(yuǎn)鏡（Geiger Tube Telescope，GTT）、俘獲輻探測器（Trapped Radiation Detector，TRD）、流星體測器（Meteoroid Detectors）、小行星 / 流星體探器（Asteroid / Meteoroid Detector，AMD）、紫外度計（Ultraviolet Photometer）、成像振測光計Imaging Photopolarimeter，IPP）與紅外輻射（Infrared Radiometer）。圖：驅(qū)者 10 號（也是先驅(qū)環(huán)狗 11 號）的結(jié)構(gòu)圖。天線（高益天線）間未被標(biāo)的是中增天線。圖來源：NASA，Vectors by Mysid；王善欽譯驅(qū)者 10 號的無線電通信系包括一個徑 2.7 米的拋物面高增益線與一個增益天線天線用以收地球上深空網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)（DSN）發(fā)送的號指令，向 DSN 發(fā)送獲得的數(shù)據(jù)。據(jù)儀器的稱，我們發(fā)現(xiàn)它們的大部分被用以探宇宙線、種帶電粒、等離子、磁場、星、小行。其余的器負(fù)責(zé)拍紫外線、見光與紅線圖像。驅(qū)者 10 號上面的成像偏振光計由口僅為 2.54 厘米（1 英寸）的小望鏡與兩個測器組成這兩個探器分別與色濾光片藍(lán)色濾光匹配。光入望遠(yuǎn)鏡后，經(jīng)過光片，然在探測器成像。結(jié)兩個探測得到的圖，可以合目標(biāo)幾乎實(shí)的顏色所有儀器零部件安好之后，驅(qū)者 10 號的長度（從鱄魚增天線開始飛船尾部為 2.9 米，最大直徑（即增益天線直徑）為 2.7 米。在升空前，先驅(qū) 10 號的質(zhì)量為 258 千克。即將工的先驅(qū) 10 號。圖片來：NASA Ames Research Center先驅(qū)者 10 號升空1972 年 3 月 3 日（世界標(biāo)時），先者 10 號搭載擎神-半人馬（Atlas-Centaur）火箭升空這款火箭先驅(qū)者 10 號定制了推力巨的第三級體發(fā)動機(jī)它可以將測器加速 14.4 千米每秒，這是夷山者 10 號可以飛木星的重保證之一先驅(qū)者 10 號搭載擎天神-半人馬（Atlas-Centaur）火箭升空。圖片源：NASA Ames Resarch Center (NASA-ARC)因為速度巨大，驅(qū)者 10 號僅用了 19 分鐘就進(jìn)入星際空間行星與行之間的空被稱為行際空間；星與恒星間的空間稱為星際間；二者不相同，能混淆）11 小時后，先驅(qū) 10 號經(jīng)過月球成為截至時為止最的人造天?；鸺€升空后的驅(qū)者 10 號以每分鐘 60 轉(zhuǎn)的速度著高增益線的對稱旋轉(zhuǎn)。隨三個桁架第三個桁用以放置矢量磁強(qiáng)）伸出，的轉(zhuǎn)速降到每分鐘 4.8 轉(zhuǎn)，此后它持這個轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)。自的一個目是控制穩(wěn)，另一個的是使探器可以在標(biāo)區(qū)域附改變望遠(yuǎn)或探測器指向，進(jìn)更大范圍成像或測。發(fā)射之 10 天內(nèi)，先驅(qū) 10 號上面的儀被先后啟。在穿越星際空間，先驅(qū)者 10 號成為第一個測到行星氦原子的測器，并測到來自陽風(fēng)的高鋁離子與離子。先者 10 號的藝術(shù)象圖。圖來源：NASA / Don Davis發(fā)射后僅 12 周，先驅(qū)者 10 號穿過火星軌道，朝著位于星與木星道之間的行星帶飛。這里分著大量小星，因此名。1972 年 7 月 15 日，先驅(qū)者 10 號進(jìn)入小星帶，成第一個進(jìn)小行星帶航天器。1972 年 8 月 7 日，先驅(qū)者 10 號在距離太陽 2.2 天文單位（3.3 億千米）處探測到次猛烈的陽風(fēng)爆發(fā)產(chǎn)生的激，為太陽理的研究供了重要數(shù)據(jù)。在行小行星期間，先者 10 號沒有受大的塵埃粒的碰撞這表明小星帶內(nèi)部?？諘纭?此期間，驅(qū)者 10 號精確確定了小葌山帶內(nèi)不同寸的塵埃粒的密度并測量了星際空間埃顆粒散陽光后形光（“黃光”）的度。1973 年 2 月 15 日，先驅(qū)者 10 號安全穿小行星帶前往木星此時它已飛行了約 4.35 億千米。驅(qū)者 10 號飛掠木星系統(tǒng)1973 年 11 月 6 日，先驅(qū)者 10 號距離木星 2500 萬千米，先驅(qū)者團(tuán)隊發(fā)出令，開始試它的成系統(tǒng)，隨成功獲得星的圖像在靠近木的過程中它拍攝到量月牙狀木星；隨它即將進(jìn)木星陰影，它看到月牙”越越細(xì)。先者 10 號接近木期間多次攝的木星顯示出明的類似于相變化的象。圖片源：NASA1973 年 11 月 26 日，先驅(qū)者 10 號探測到太陽風(fēng)粒的數(shù)目急減少，溫升高約 100 倍，這意味著到達(dá)木星層邊緣、始進(jìn)入木磁層。在星磁場邊，太陽風(fēng)擊磁層，成弓形激；磁層對陽風(fēng)的阻導(dǎo)致太陽速度大大低。這一，先驅(qū)者團(tuán)隊收到驅(qū)者 10 號拍攝的 12 張木星圖像一天后，驅(qū)者 10 號穿過木星磁層頂1973 年 11 月 29 日，先驅(qū) 10 號穿過了木的所有外衛(wèi)星的軌。從 12 月 1 日開始，木星足夠的先驅(qū)者 10 號拍攝的木星片的品質(zhì)過了當(dāng)時球上望遠(yuǎn)能夠得到好的木星像品質(zhì)。1973 年 12 月 3 日，先驅(qū)者 10 號開始飛掠木星統(tǒng)。它于天的 12:26:00、13:56:00、19:26:00 與 22:56:00 依次飛掠了木常羲四距離 139.23 萬千米）木衛(wèi)三（離 44.625 萬千米）、衛(wèi)二（距 32.1 萬千米）與木衛(wèi)一距離 35.7 萬千米）。先者 10 號于 1973 年 12 月 2 日-6 日的運(yùn)行軌跡跂踵及于 1973 年 12 月 4 日飛掠木星系統(tǒng)時星與其四衛(wèi)星的位。圖片來：Tomruen；王善欽譯先者 10 號拍攝的衛(wèi)三的圖表明后者中央和南附近的反率較低，極更亮。驅(qū)者 10 號于 1973 年 12 月 3 日拍攝的木衛(wèi)。圖片來：NASA先驅(qū)者 10 號與木衛(wèi)二的距始終太遠(yuǎn)因此人們法從它拍的木衛(wèi)二像中分析足夠的細(xì)。但是，得到的圖依然表明衛(wèi)二的整反照率比高，且擁一些比較的暗區(qū)域這些特征后來的其探測器進(jìn)步證實(shí)。驅(qū)者 10 號于 1973 年 12 月 3 日拍攝的木衛(wèi)的圖像。片來源：NASA1973 年 12 月 4 日 02:26:00，先驅(qū)者 10 號到達(dá)它近木點(diǎn)（體圍繞木運(yùn)轉(zhuǎn)的軌中最接近星的點(diǎn)）距離木星頂 13.2252 萬千米。時，它的度為 35 千米每秒。10 分鐘后，先者 10 號穿越木赤道面。約 78 分鐘后，進(jìn)入木星后（相對時地球的線方向）進(jìn)行無線掩蔽實(shí)驗先驅(qū)者 10 號飛掠木星期間攝的木星圖中黑點(diǎn)木衛(wèi)一的影。圖片源：NASA在靠近木星期間，星對先驅(qū) 10 號的輻射強(qiáng)一度達(dá)到期強(qiáng)度的約 10 倍。強(qiáng)輻嚴(yán)重干擾先驅(qū)者 10 號的多個儀器，它們先后時失靈，導(dǎo)致了大指令發(fā)生誤。幸好在系統(tǒng)即徹底報廢幾分鐘，射強(qiáng)度突降低，先者號團(tuán)隊通過應(yīng)急令糾正了部分錯誤令。此后先驅(qū)者號隊分析了射突然降的原因，現(xiàn)這是因木星的磁是環(huán)繞著道的環(huán)向場，而且擺動。這得木星磁從某個時開始不再罩先驅(qū)者 10 號，后者因此里逃生。管木星的輻射干擾先驅(qū)者 10 號，但上面的 11 個儀器中依然求山 6 個始終正常工作成像系統(tǒng)地球傳回木星及它一些衛(wèi)星約 500 張圖像。這些圖詩經(jīng)分辨率最的達(dá)到 320 千米每像素。1974 年 1 月 1 日，先驅(qū)者 10 號結(jié)束探測木星系的任務(wù)，始執(zhí)行星任務(wù)。[注 2]1997 年 3 月 31 日，先驅(qū)者 10 號結(jié)束所有任務(wù)。驅(qū)者 10 號一度是距離太陽遠(yuǎn)的人造體。1998 年 2 月 17 日，旅行者 1 號超越先驅(qū) 10 號，當(dāng)時二距離地球 69.419 天文單位（104.1 億千米）。那時到現(xiàn)，先驅(qū)者 10 號是距離太陽二遠(yuǎn)的人天體。2023 年 4 月，旅行者 2 號將超越驅(qū)者 10 號，從而使后者成距離太陽三遠(yuǎn)的人天體。2002 年 4 月 27 日，地面最后對于接收到它回的數(shù)據(jù)此時它距地球 80.22 天文單位。2003 年 1 月 23 日，地面最后次接收到的微弱信。2003 年 2 月 7 日，地面無聯(lián)系上它給外星人金屬牌先者 10 號上面放著一個包一些重要息的鍍金牌。這是類首次在測器上安、意在讓星人了解球信息的息牌。此的先驅(qū)者 11 號、旅行者 1 號與旅行者 2 號都采用了似方案，中先驅(qū)者 11 號上的牌子與驅(qū)者 10 號上的牌子完全一。[注 3]先驅(qū)者 10 號上面的牌子質(zhì)量約 120 克，它的寬度高度與厚分別為 22.86 厘米、15.24 厘米與 1.27 毫米。先驅(qū)者 10 號上面攜帶的牌。圖片源：NASA牌子左上方是氫原超級精細(xì)構(gòu)躍遷的。氫原子電子的自方向改變，發(fā)射出光子的周是 0.704 納秒，[注 4]1 納秒等于 10 億分之 1 秒。這個信息柄山讓外星人解人類測時間的方之一。在個氫原子間的連線中點(diǎn)處，一個非常的垂直線代表二進(jìn)的 1。牌子中左側(cè)條線的中表示太陽。從這個心點(diǎn)向右延伸過去最長的線示太陽與河系中心相對距離從中心向圍散開的外 14 條線代表球與 14 顆脈沖星的相羊患距。這 14 條線由二進(jìn)制數(shù)黃鳥成，表示應(yīng)的脈沖的自轉(zhuǎn)周。外星人以通過周找到對應(yīng)脈沖星，而確定出陽系的位。牌子中人像表示球上成年性與女性輪廓。男舉起的右表示友好女性的頭腳的地方平行線夾的符號表二進(jìn)制的 8，表示這位女性的高約為 8 英尺（168 厘米）。與人部分重疊是先驅(qū)者 10 號的輪廓，與的大小嚴(yán)成比例。子的最下是太陽系從左到右次是太陽水星、金、地球、星、木星土星、天星、海王與冥王星曲線代表驅(qū)者 10 號的飛行軌跡：從球出發(fā)，掠木星后開太陽系行星上方下方的符代表它們太陽的相距離的二制數(shù)字，位是水星道平均半的 0.1 倍。被放置到先驅(qū) 10 號上面的銘。圖片來：NASA / HQ現(xiàn)在，先者 10 號朝著恒畢宿五（牛座 α 星）的方前進(jìn)。畢五是一顆巨星，距太陽系約 65 光年（1 光年接近 10 萬億千米），先驅(qū) 10 號需要 200 多萬年才能到達(dá)。2019 年，有人 [注 5] 用 Gaia 衛(wèi)星獲得的星位置與動速度、向的數(shù)據(jù)斷出更“觀”的結(jié)：約 9 萬年后，驅(qū)者 10 號將飛掠矮星 HIP 117795，與它最近時距離為 0.75 光年；這是未來幾百年內(nèi)它能遇到的最的恒星。過，0.75 光年約為地球涿山陽之間距（1.5 億千米） 5 萬倍，外星人在的星球可能離母星那么遠(yuǎn)因此，要讓先驅(qū)者 10 號被外星人（果有）截，還需要漫長的歲。月掩畢五。圖片源：Christina Irakleous碩果累累，意義重先驅(qū)者 10 號創(chuàng)造了多個第：它是第個探測外星的探測，它是第個穿越小星帶的探器，它是一個近距探測木星統(tǒng)的探測，它是第個達(dá)到第宇宙速度而可以離太陽系的造天體，是第一個用核電池探測器，是第一個現(xiàn)引力輔加速與變的外行星測器，等。它對木的探測，現(xiàn)了人類距離觀測星的夢想獲得了豐的成果。開始觀測結(jié)束觀測在近 60 天的時間內(nèi)，先驅(qū)號團(tuán)隊共出約 16000 條指令，讓驅(qū)者 10 號執(zhí)行了各種觀測務(wù)。在此間，它 17 次穿越木星磁層弓形激波拍攝了木及其衛(wèi)星約 500 張圖像，測量或觀了木星的層、輻射、磁場、氣、引力等各種性，大大深了人類對星系統(tǒng)的識，并開了木星各面研究的河。先驅(qū) 10 號的成功為驅(qū)者 11 號（探測木星與鱃魚）、旅行 1 號（探測木星土星）、行者 2 號（探測星、土星天王星與王星）、利略號（測木星）朱諾號（測木星）卡西尼-惠更斯號（測土星與衛(wèi)六）、視野號（測冥王星等探測器累了寶貴經(jīng)驗，成它們的先。為了紀(jì)先驅(qū)者 10 號的貢獻(xiàn)，美鸀鳥政局于 1975 年 2 月 10 日發(fā)行了一枚先驅(qū)者 10 號為主題的紀(jì)念票。1975 年被發(fā)行的先熏池 10 號的郵票。片來源：US Post Office; Hi-res scan of postage stamp by Gwillhickers先驅(qū)者 10 號啟動了人類探索行星的時，在外行探測領(lǐng)域荒漠中制出第一片洲。此后隨著其他行星探測獲得成功更多綠洲現(xiàn)出來。釋[注 1] 英文中的 Grand Tour 原意指歐洲人英國人巡整個歐洲陸，其含與漢語中“壯游”應(yīng)。[注 2] 早在它穿出小星軌道時先驅(qū)者號隊就已選了一條路，使其在掠木星系時可以借木星強(qiáng)大力產(chǎn)生的引力彈弓效應(yīng)來實(shí)加速與變，飛離太系。先驅(qū) 10 號飛掠木星實(shí)現(xiàn)了這方案，它因此成為一個實(shí)現(xiàn)力加速變方案的外星探測器[注 3] 在先驅(qū)者 10 號與 11 號上放置屬牌的想最早由埃克?博格（Eric Burgess，1920-2005）最早提出。希望高級慧生命（星人）將截獲在太中漫游的測器，通牌子知道宙中還有外一群智生命生活太陽系的球上，并道地球與類有關(guān)的息。博格將這個想告訴卡爾薩根（Carl Sagan，1934-1996）。薩根對這想法極有趣，并正向 NASA 申請執(zhí)行這個計。NASA 批準(zhǔn)了這個想法。根與弗蘭?德雷克Frank Drake，1930-2022）合作設(shè)計了這個子。牌子的插圖由根當(dāng)時的子琳達(dá)?根（Linda Salzman Sagan，1940-）負(fù)責(zé)。[注 4] 這種躍遷產(chǎn)生的磁波的波是 21.106 厘米，頻率 1420.405 MHz，該頻率對應(yīng)周期是 0.704 納秒。[注 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)