[科普中國]-金星快車探測器

金星快車探測器重1270公斤，長寬高各為1.5米、1.8米和1.4米。探測器上面搭載了7種科學(xué)儀器，可以對(duì)金星大氣、離子環(huán)境及其與太陽風(fēng)的相互作用等進(jìn)行測量。 1

歐洲航天局11日宣布，格林尼治時(shí)間8時(shí)07分(北京時(shí)間16時(shí)07分)，飛抵金星附近的歐航局“金星快車”完成了減速過程，順利地首次進(jìn)入環(huán)金星橢圓形軌道?！敖鹦强燔嚒睂?duì)金星進(jìn)行為期486天的探測，主要任務(wù)是對(duì)神秘的金星大氣層進(jìn)行更精確的探測，分析其化學(xué)成分。此外，探測器還將就太陽風(fēng)對(duì)金星大氣和磁場的影響進(jìn)行分析，并觀測金星氣候變化。

在入軌前，“金星快車”已飛行了約4億公里，其速度相對(duì)于金星來說達(dá)到了每小時(shí)2.9萬公里。北京時(shí)間15時(shí)17分，“金星快車”啟動(dòng)了主發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行減速，使探測器更容易被金星引力場“俘獲”，以進(jìn)入環(huán)金星軌道。主發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行50分鐘后于北京時(shí)間16時(shí)07分關(guān)閉，減速過程完成。

入軌后，“金星快車”與地球的直接距離為1.2億公里，與金星的最近軌道距離為400公里。不過，“金星快車”并不在這一軌道久留。據(jù)歐航局公報(bào)稱，它只在這一軌道停留9天。這期間，探測器將調(diào)整太陽能電池板方向、伸展天線，并嘗試向地球傳回初步數(shù)據(jù)。9天后，它將繼續(xù)向距金星更近的軌道飛行。5月7日，在圍繞金星飛行16圈后，探測器將進(jìn)入離金星更近的橢圓形軌道，這是它最終的軌道，屆時(shí)它與金星最近的軌道距離將達(dá)到250公里。5月13日以后，探測器的所有探測設(shè)備將被激活，正式開始對(duì)金星進(jìn)行全方位探測。

屆時(shí)，“金星快車”將圍繞金星運(yùn)行，探測金星上鮮為人知而又恐怖的氣候。在這個(gè)過程中，它將掃描金星上空的云層、深入到大氣層里探測，完成兩大任務(wù)，一為研究金星表面復(fù)雜的空氣動(dòng)力學(xué)和化學(xué)成分，借以了解其表面的大氣特點(diǎn)；二為研究太陽風(fēng)對(duì)金星表面空氣是否有影響，借以理解行星的發(fā)展進(jìn)化。如果能量足夠的話，“金星快車”的工作時(shí)間還將延長。2

2001年3月，歐空局開始征集“火星快車”探測器設(shè)計(jì)的建議。該局提出的要求極為苛刻。由于要利用“火星快車”的設(shè)計(jì)及其研發(fā)團(tuán)隊(duì)，故所提出的任務(wù)必須在很短的時(shí)間內(nèi)就付諸實(shí)施。要求的發(fā)射時(shí)間是2005年。在收到的各種方案中，歐空局最終選擇了“金星快車”，主要原因在于該方案能用上歐空局為“火星快車”和“羅塞塔”探測任務(wù)研制的多種備份儀器來實(shí)現(xiàn)其科學(xué)目標(biāo)，對(duì)金星大氣進(jìn)行詳細(xì)研究。

金星是離地球最近的行星，離地球的最近距離只有火星的一半。從尺寸和質(zhì)量上說,金星與地球頗為相像,但其演化方式卻與地球大相徑庭。它的表面溫度比微波爐內(nèi)的溫度還高，大氣則由會(huì)令人窒息的有毒氣體組成?！敖鹦强燔嚒睂?duì)這一大氣進(jìn)行有特色的研究。前蘇聯(lián)/俄羅斯和美國以往都曾向金星發(fā)射過探測器。“金星快車”將是第一顆對(duì)金星大氣及等離子環(huán)境進(jìn)行全球性研究的空間探測器。3

“金星快車”探測器星體的設(shè)計(jì)目標(biāo)是滿足探測器的任務(wù)要求,同時(shí)廣泛利用“火星快車”的設(shè)計(jì),以降低成本和研制風(fēng)險(xiǎn)。因此,“金星快車”與“火星快車”在以下幾個(gè)方面有相似之處:

1.系統(tǒng)方案:體裝式儀器,固定通信天線,帶單自由度定向機(jī)構(gòu)的兩個(gè)太陽陣。

2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):只進(jìn)行了小的局部改動(dòng),以適應(yīng)改動(dòng)后的儀器有效載荷。

3.推進(jìn)分系統(tǒng):提高燃料加注量,以滿足更苛刻的速度增量要求。

4.宇航電子設(shè)備:做了有限的改動(dòng),以適應(yīng)新的任務(wù)剖面。

5.運(yùn)行方案:在特定軌道段進(jìn)行金星觀測,而在其它時(shí)間則進(jìn)行對(duì)地通信和蓄電池充電;觀測和對(duì)地通信與充電交替進(jìn)行。

不過,與“火星快車”相比,“金星快車”探測任務(wù)還是有其自身的特點(diǎn),所以星體設(shè)計(jì)需有所改動(dòng),主要體現(xiàn)在溫控、通信和電力這幾個(gè)方面。這些不同之處包括:

6.科學(xué)任務(wù):必須裝納新增或有改動(dòng)的儀器(“磁強(qiáng)計(jì)”(MAG)、“金星射電科學(xué)實(shí)驗(yàn)儀”(Vera)、“可見光與紅外熱成像光譜儀”(VIRTIS)和“金星監(jiān)測相機(jī)”(VMC)),而“火星快車”上的兩臺(tái)重要儀器(“獵兔犬”著陸器和“火星亞表面與電離層探測先進(jìn)雷達(dá)”(MARSIS))則被取消。

7.與太陽的距離:金星距太陽0.72個(gè)天文單位,而火星為1.5個(gè)天文單位。由于更靠近太陽,“金星快車”探測器所受的輻射熱要4倍于“火星快車”,所處的電離輻射環(huán)境更惡劣,陽光對(duì)太陽能帆板的照射也更強(qiáng)烈。

8.行星布局:在火星軌道上,地球方向總處于太陽方向±40度的范圍內(nèi),這有助于在對(duì)地通信期間使探測器的冷面遠(yuǎn)離太陽照射。而金星是一顆內(nèi)行星,圍繞它運(yùn)行的探測器享受不到這種實(shí)惠。

9.與地球的距離:金星與地球的最大距離為1.7個(gè)天文單位,小于火星(2.7個(gè)天文單位)。

10.引力:金星的引力大于火星(分別是地球引力的90%和38%),因此入軌所需的速度變量更大,要求探測器裝載更多的推進(jìn)劑。這還間接地導(dǎo)致“金星快車”的軌道周期更長(約24小時(shí),而“火星快車”為7小時(shí))和近心點(diǎn)速度更高(約9公里/秒,而“火星快車”為4公里/秒)。

“金星快車”探測器有7個(gè)分系統(tǒng),即結(jié)構(gòu)、溫控、電源、推進(jìn)、姿態(tài)與軌道控制、通信和數(shù)據(jù)管理分系統(tǒng)。

“金星快車”的星體大致呈方形,尺寸為1.65米×1.7米×1.4米,總體構(gòu)型為核心結(jié)構(gòu)加外圍結(jié)構(gòu)。星體被核心結(jié)構(gòu)的隔板分割成6個(gè)隔艙。各有效載荷裝置依其主要需求來安置。對(duì)溫控和/或指向性能有苛刻要求的有效載荷(“行星傅里葉光譜儀”(PFS)、“金星大氣特征研究分光計(jì)”(SPI-CAV)和“可見光與紅外熱成像光譜儀”(VIRTIS))集中放置于—X軸向隔艙內(nèi),靠近探測器—X軸冷面和姿態(tài)與軌道控制系統(tǒng)基準(zhǔn)單元(慣性測量裝置和星跟蹤器)。MAG磁強(qiáng)計(jì)的傳感器和可伸縮支桿裝在星體外部頂板上。“空間等離子體與高能原子分析儀”(ASPERA)4的傳感器裝在底板和-Y軸側(cè)壁上。推進(jìn)系統(tǒng)的安裝與“火星快車”相同。兩個(gè)推進(jìn)劑貯箱安裝在核心結(jié)構(gòu)的中心部位,主發(fā)動(dòng)機(jī)位于底板之下并指向-Z軸方向,而8臺(tái)推力器則設(shè)在星體的4個(gè)底角處。兩個(gè)太陽翼安裝在土Y軸的側(cè)壁上,可繞Y軸旋轉(zhuǎn)(接口同“火星快車”)。

在任務(wù)的各個(gè)階段,探測器的溫控系統(tǒng)用于使所有設(shè)備都處在容許的溫度范圍內(nèi)。這些設(shè)備分為兩類,即集中控制裝置(由溫控系統(tǒng)統(tǒng)一進(jìn)行隔熱和加熱)和單獨(dú)控制裝置(自備溫控措施(如涂層、加熱器和隔熱件))?！敖鹦强燔嚒钡臏乜卦O(shè)計(jì)采用了被動(dòng)控制方案,盡量做到與“火星快車”相一致。不過,考慮到金星是一顆內(nèi)行星,且溫度更高,還是進(jìn)行了一些系統(tǒng)和設(shè)計(jì)上的改動(dòng)。

“金星快車”的電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)要能滿足該行星際探測器的任務(wù)要求。由于無法由地面進(jìn)行實(shí)時(shí)控制,電源系統(tǒng)要做到高度自主。該系統(tǒng)還要能應(yīng)對(duì)多變的環(huán)境,特別是太陽能帆板上陽光照射強(qiáng)度的大幅度變化。

探測器上對(duì)稱安裝有兩個(gè)太陽能電池陣,每個(gè)由兩塊帆板組成,總面積5.7平方米,采用三結(jié)砷化鎵電池。太陽陣在發(fā)射過程中被疊放起來,由4個(gè)壓緊與釋放機(jī)構(gòu)壓放在探測器側(cè)壁上。展開時(shí)兩個(gè)翼通過爆炸螺栓切割器分別釋放。太陽陣通過單自由度太陽陣驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)指向太陽,方向通過太陽捕獲傳感器經(jīng)姿態(tài)與軌道控制系統(tǒng)提供給太陽陣驅(qū)動(dòng)電子裝置的數(shù)據(jù)來控制。太陽陣在地球附近可產(chǎn)生至少800瓦的功率,在金星軌道上的發(fā)電功率為1100瓦。在日蝕期或當(dāng)探測器用電需求超出太陽陣供電能力時(shí),可由3組24安時(shí)的鋰離子電池供電。

“金星快車”的推進(jìn)系統(tǒng)與“火星快車”所用的雙元推進(jìn)劑系統(tǒng)相同,但加注了更多的推進(jìn)劑(約530公斤,而“火星快車”約為430公斤)。推進(jìn)劑為四氧化二氮和單甲基肼,供分四組安裝的8臺(tái)推力器和主發(fā)動(dòng)機(jī)使用。主發(fā)動(dòng)機(jī)推力為415牛,推力器單臺(tái)推力為10牛。

“金星快車”采用了固定安裝的高增益通信天線和只有一臺(tái)主發(fā)動(dòng)機(jī)的推進(jìn)系統(tǒng)配置,從而要求它有高度的姿態(tài)機(jī)動(dòng)能力。當(dāng)從天底指向觀測軌道段轉(zhuǎn)向?qū)Φ赝ㄐ烹A段,或要取得進(jìn)行其它科學(xué)觀測所需的特定姿態(tài),或要通過選擇最適宜的姿態(tài)來優(yōu)化反作用輪卸載操作時(shí),都需要進(jìn)行姿態(tài)機(jī)動(dòng)。探測器的姿態(tài)測量采用星跟蹤器和陀螺儀來進(jìn)行,能保證在幾乎任何姿態(tài)下都有數(shù)據(jù)可用。姿態(tài)測量受到的主要限制是星跟蹤器在太陽或金星處于或靠近其視場時(shí)無法提供數(shù)據(jù)。反作用輪用于幾乎所有的姿態(tài)機(jī)動(dòng),具有靈活性和精確性.并可降低燃料消耗。輪的角動(dòng)量由地面根據(jù)需要通過去飽和機(jī)動(dòng)來管理。

姿態(tài)與軌道控制系統(tǒng)的傳感器包括兩臺(tái)星跟蹤器、兩臺(tái)慣性測量裝置和兩臺(tái)太陽捕獲敏感器。每臺(tái)星跟蹤器都有一個(gè)16.4度的圓視場,能利用星等為5.5或更高的恒星進(jìn)行測量。每臺(tái)慣性測量裝置使用3個(gè)環(huán)形激光陀螺和3臺(tái)加速度計(jì)。太陽捕獲敏感器用于在太陽捕獲模式下或在姿態(tài)捕獲或重新捕獲過程中為探測器定向。

姿軌控系統(tǒng)采用由4個(gè)斜置反作用輪組成的反作用輪組合,能利用其中任意三個(gè)輪來完成大部分基本飛行動(dòng)作。該系統(tǒng)控制著推進(jìn)系統(tǒng),可利用10牛推力器完成采用反作用輪無法實(shí)現(xiàn)的變姿操作或進(jìn)行小的軌跡修正。主發(fā)動(dòng)機(jī)則用于完成大的變軌動(dòng)作。姿軌控系統(tǒng)還能向太陽陣驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)提供控制輸入,以改變太陽陣的指向。

姿軌控系統(tǒng)針對(duì)不同的任務(wù)階段(姿態(tài)捕獲與重新捕獲、日?？茖W(xué)任務(wù)操作和軌道控制)具有幾套工作模式。姿態(tài)捕獲與重新捕獲使用兩種模式。首先是太陽捕獲模式,即利用來自太陽捕獲敏感器的數(shù)據(jù)使探測器的X軸和太陽陣指向太陽。然后是安全/保持模式,即通過建立三軸定向并使高增益天線指向地球來實(shí)現(xiàn)捕獲。日?？茖W(xué)任務(wù)操作都在正常模式下進(jìn)行。該模式也用于在飛往金星途中以及在變軌機(jī)動(dòng)前后進(jìn)行探測器定向所需的變姿操作過程中的巡航定向。

軌跡修正或軌道控制機(jī)動(dòng)有4種模式:軌道控制模式(OCM)用于采用10牛推力器完成的小的軌跡修正;主發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)模式(MEBM)用于采用主發(fā)動(dòng)機(jī)完成的軌跡修正;制動(dòng)模式(BM)是專門為大氣制動(dòng)階段設(shè)計(jì)的,只在需通過大氣制動(dòng)才能進(jìn)入最終軌道的情況下使用;推力器過渡模式(TTM)用于實(shí)現(xiàn)由推力器控制的模式(即OCM和BM模式)與由反作用輪控制的正常模式之間的平穩(wěn)過渡。

“金星快車”的通信系統(tǒng)由一臺(tái)雙波段轉(zhuǎn)發(fā)器(DBT)、一臺(tái)射頻分配單元(RFDU)、兩臺(tái)行波管放大器(TWTA)、一臺(tái)波導(dǎo)接口單元(WIU)和4部天線組成。雙波段轉(zhuǎn)發(fā)器含兩個(gè)雙重收發(fā)鏈路,每路均設(shè)有X波段發(fā)射機(jī)、帶5瓦末級(jí)放大器的S波段發(fā)射機(jī)、X波段接收機(jī)和S波段接收機(jī)。“金星快車”與地面通信時(shí)使用能在S波段進(jìn)行全向收發(fā)的兩部低增益天線(LGA)、用于在S和X波段進(jìn)行高速遙測發(fā)送和指令接收的一部雙波段高增益天線(HGA1)以及用于X波段高速遙測發(fā)送和指令接收的一部單波段偏置天線(HGA2)。LGA天線與“火星快車”所用的一樣。HGA1天線與“火星快車”的高增益天線類似,但直徑為1.3米,小于“火星快車”的1.6米,原因在于該探測器與地球間的最大距離較小。HGA2天線是“金星快車”上新增的,以在受熱環(huán)境限制的條件下滿足探測器的通信需求。探測器能在S波段提供短距離上的上行和下行鏈路全向覆蓋,同時(shí)能在金星軌道上在X波段提供高速數(shù)據(jù)下行鏈路和指令上行鏈路。

低增益天線將在發(fā)射和初期運(yùn)行階段使用,可覆蓋最初5天的飛行任務(wù)。該階段過后,在飛往金星的途中,將借助HGA2天線進(jìn)行X波段通信。在進(jìn)入金星軌道過程中,通信將轉(zhuǎn)到S波段。在各工作模式下,當(dāng)不用VeRa時(shí),通信將在X波段進(jìn)行。當(dāng)金星位于其軌道上合一側(cè)且距地球最遠(yuǎn)時(shí),將使用HGA1天線。為使探測器冷面指向總是遠(yuǎn)離太陽,在金星位于其軌道下合附近(探測器距地球最遠(yuǎn)為0.78個(gè)天文單位)時(shí),將使用HGA2天線。當(dāng)使用VeRa時(shí),上行通信可通過HGA1天線在X或S波段進(jìn)行。VeRa下行通信在S和X波段同時(shí)進(jìn)行,信號(hào)由VeRa的超穩(wěn)振蕩器產(chǎn)生,并通過探測器上的轉(zhuǎn)發(fā)器饋送給HGA1天線。

接收的射頻上行信號(hào)(已通過打包指令調(diào)制為NRZ/PSK/PM數(shù)據(jù))被發(fā)向一雙工器,完成鑒頻,之后再前往雙波段轉(zhuǎn)發(fā)器的輸入端。該轉(zhuǎn)發(fā)器將進(jìn)行載波獲取和解調(diào),并把萃取的信號(hào)送往數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)做進(jìn)一步處理。S和X波段上傳頻率分別大致為2100兆赫和7166兆赫?！敖鹦强燔嚒笨山邮?.8125比特/秒、15.625比特/秒、250比特/秒、1000比特/秒和2000比特/秒的數(shù)據(jù)率。原則上,工作于S波段的低增益天線將采用低數(shù)據(jù)率,而高數(shù)據(jù)率則供一部高增益天線在X波段上使用。由于探測器上的儀器會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù),探測器要有高速數(shù)據(jù)下傳能力。但由于探測器遠(yuǎn)離地球,使下傳能力受到了限制。向地面站下傳遙測數(shù)據(jù)可在S或X波段進(jìn)行。S和X波段下傳頻率分別約為2296兆赫和8419兆赫。下傳采用可由指令控制和可變的數(shù)據(jù)率。與上行鏈路一樣,原則上,低增益天線將使用低數(shù)據(jù)率,而高數(shù)據(jù)率則供一部高增益天線在X波段上使用。

數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)(DMS)負(fù)責(zé)向整個(gè)探測器分發(fā)指令、從探測器各系統(tǒng)及有效載荷處收集遙測數(shù)據(jù)并對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行格式編排以及對(duì)星體和有效載荷進(jìn)行全面監(jiān)控。該系統(tǒng)基于標(biāo)準(zhǔn)的星載數(shù)據(jù)處理(0BDH)總線結(jié)構(gòu),并由把控制與數(shù)據(jù)管理單元(CDMU)處理器與固態(tài)大容量存儲(chǔ)器(SSMM)和姿軌控系統(tǒng)接口單元聯(lián)系起來的高速串行數(shù)據(jù)鏈路來增強(qiáng)。借助遠(yuǎn)程終端單元(RTU),OBDH總線成為平臺(tái)和有效載荷數(shù)據(jù)獲取及指令分發(fā)的數(shù)據(jù)通道。

數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)有4個(gè)相同的處理器模塊,分置于兩個(gè)控制與數(shù)據(jù)管理單元內(nèi)。兩個(gè)處理器模塊專供數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)使用,另兩個(gè)供姿軌控系統(tǒng)使用。數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)選用的處理器模塊充當(dāng)總線主控器,負(fù)責(zé)管理平臺(tái)的通信、電源和溫控系統(tǒng)。選作姿軌控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的處理器模塊負(fù)責(zé)所有的傳感器、作動(dòng)器、高增益天線和太陽陣驅(qū)動(dòng)電子裝置。

固態(tài)大容量存儲(chǔ)器用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ),最大容量為12吉比。它與兩臺(tái)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)處理器、傳輸幀發(fā)生器(TFG)以及VIRTIS和VMC儀器相連。

控制與數(shù)據(jù)管理單元控制地面指令的接收和執(zhí)行、星務(wù)管理及科學(xué)和遙測數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)以及存儲(chǔ)數(shù)據(jù)發(fā)送前的格式編排。它還用于進(jìn)行星上數(shù)據(jù)管理、控制律處理和星上控制程序的執(zhí)行。與其它數(shù)據(jù)處理單元的數(shù)據(jù)交換使用一冗余OBDH數(shù)據(jù)總線和IEEE-1355串行鏈路進(jìn)行。兩個(gè)接口單元把這些鏈路同探測器的其它單元聯(lián)系起來。姿軌控系統(tǒng)接口單元負(fù)責(zé)姿軌控系統(tǒng)傳感器、反作用輪、太陽陣驅(qū)動(dòng)裝置及推進(jìn)傳感器和作動(dòng)器。遠(yuǎn)程終端單元與探測器其它系統(tǒng)和儀器連接。

裝備1 ：空間等離子體和高能粒子分析器，用于測量太陽風(fēng)與金星大氣之間的互動(dòng)。

裝備2 ：“金星快車”磁力計(jì)。金星表面有一種很奇怪的現(xiàn)象，沒有內(nèi)部的磁場，表面形成的磁場都是和太陽風(fēng)作用的結(jié)果，磁力計(jì)將對(duì)此進(jìn)行研究。

裝備3 ：高分辨率紅外傅立葉變換光譜儀，用于高精度測量金星上空55到100公里處的大氣層溫度，同時(shí)尋找是否還存在火山。

裝備4 ：紫外與紅外光譜儀，用于在大氣層中尋找水、硫磺或氧分子的痕跡，并測量80到180公里高度的大氣層密度、溫度。

裝備5 ：金星無線電科學(xué)實(shí)驗(yàn)儀，負(fù)責(zé)地球與飛船之間的無線電連接，調(diào)查金星表面的電離層，并測量40到100公里高度的大氣層密度、溫度和氣壓。

裝備6 ：紫外-可見光-紅外成像光譜儀，用于研究40公里低空的大氣組成，并跟蹤云團(tuán)。

裝備7 ：金星檢測照相機(jī)，對(duì)金星的總體和局部進(jìn)行拍照，并配合其它儀器的使用。4

歐洲和美國科學(xué)家日前從歐洲航天局“金星快車”探測器傳回的金星地質(zhì)圖像中發(fā)現(xiàn)了一些年代較新的熔巖流痕跡，這為金星上仍有火山活動(dòng)的觀點(diǎn)提供了新證據(jù)。 　歐航局日前發(fā)表公告說，上述發(fā)現(xiàn)表明，金星很可能是除地球外太陽系另一顆地質(zhì)仍然活躍的行星。科學(xué)家說，了解這一常被稱為地球“孿生姐妹”的行星鄰居會(huì)幫助人們了解地球自身的演變史。

公告援引參與這項(xiàng)研究的美國航天局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家斯姆雷卡爾的話說，科學(xué)家目前已經(jīng)掌握了金星新近發(fā)生過火山噴發(fā)的“確鑿證據(jù)”。

歐航局表示，“金星快車”攜帶的可見光和近紅外線成像分光計(jì)能夠測出金星表面巖石的“亮度”，即所謂的放射率。2008年，科學(xué)家曾據(jù)此為金星南半球繪制了一幅紅外線放射率變化圖。斯姆雷卡爾和同事對(duì)其中的3個(gè)區(qū)域進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)這幾個(gè)區(qū)域在地質(zhì)特點(diǎn)上與夏威夷類似，呈現(xiàn)出火山活動(dòng)的跡象，而且它們的放射率均超過周邊區(qū)域。斯姆雷卡爾認(rèn)為，這表明上述區(qū)域受到的侵蝕程度較低，可能是熔巖新近流過所致。

歐航局行星研究專家約恩赫爾伯特說：“在這些區(qū)域表面，凝固熔巖流看上去并沒有怎么受風(fēng)化。因此，我們可以得出結(jié)論，它們僅有不到250萬年的歷史，而且大多數(shù)熔巖流存在的時(shí)間可能還不到25萬年。從地質(zhì)學(xué)角度來說，這便如同剛剛誕生?！?/p>

赫爾伯特說：“如果進(jìn)一步分析能證實(shí)金星上的確存在火山活動(dòng)，這勢必影響我們對(duì)自己星球的認(rèn)識(shí)。雖然地球和金星在大小和結(jié)構(gòu)上非常相似，但它們的演變史迥異。金星表面溫度有近500攝氏度，對(duì)生命來說是地獄，而地球卻生機(jī)盎然?；蛟S未來金星能告訴我們，地球何以如此特別?！?/p>

“金星快車”是歐洲首個(gè)金星探測器，在這一探測器2006年4月抵達(dá)金星軌道之前，人類已經(jīng)對(duì)金星進(jìn)行了20多次探測活動(dòng)。其中美國發(fā)射的“麥哲倫”號(hào)探測器發(fā)回的探測數(shù)據(jù)表明，金星上有幾百座火山。而圍繞金星上火山爆發(fā)的問題，科學(xué)家們的觀點(diǎn)始終存在分歧：一部分人認(rèn)為，金星曾經(jīng)歷過一次大規(guī)模的火山爆發(fā)，熔巖將整個(gè)星球“夷為平地”；另一部分人則認(rèn)為，金星上不斷有火山噴發(fā)，不過每次的規(guī)模相對(duì)較小。

2008年，“金星快車”探測器在金星大氣中探測到高濃度二氧化硫氣體。一些科學(xué)家推測，這些二氧化硫可能來自金星表面火山近期的噴發(fā)。不過也有學(xué)者對(duì)此表示了懷疑，認(rèn)為這些二氧化硫也可能是金星表面火山在1000萬年前噴發(fā)后的殘留物。5

“金星快車”傳回地球的首批照片向科學(xué)家們展示了金星南極的兩個(gè)大型大氣旋渦。歐洲航天局表示，他們對(duì)金星的探測發(fā)現(xiàn)，金星南極上方有一個(gè)奇異的大氣旋成的雙漩渦。

這種“雙眼”只有象用超級(jí)颶風(fēng)那樣的威力的風(fēng)才能形成。它是在“金星快車”無人探測器首次經(jīng)過時(shí)發(fā)現(xiàn)的，先前對(duì)金星的探測也發(fā)現(xiàn)，金星北極上方也有一種相似的結(jié)構(gòu)，在金星南極也觀測到了有大氣風(fēng)暴活動(dòng)。

金星上的風(fēng)以每小時(shí)數(shù)百公里的速度向西旋轉(zhuǎn)，大氣上層的風(fēng)只要4天就能繞略小于地球的金星一周，從理論上講，這種“超極旋風(fēng)”與大氣中熱空氣的自然循環(huán)相結(jié)合，會(huì)在南北兩極的上方產(chǎn)生旋渦，但是，讓人不解的是為什么會(huì)是雙旋渦？探測小組的項(xiàng)目科學(xué)家漢堪·斯威漢姆說：“我們對(duì)這種超級(jí)旋風(fēng)和極渦結(jié)合的機(jī)制了解甚少，我們?nèi)匀粺o法解釋，為什么金星的全球大氣環(huán)流會(huì)生成雙渦流，而不是單渦流……，大氣渦流結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，很難定型，即使是地球上的渦流也是如此。”

“金星快車”是歐洲對(duì)地球的近鄰金星發(fā)出的第一個(gè)“專職”探測器，金星似乎是全球變暖最明顯的一個(gè)例子，理解這種導(dǎo)致全球變暖的機(jī)制可能會(huì)對(duì)解決地球上人為的氣候變化有幫助。金星表面的平均溫度是457攝氏度(855華氏)，這個(gè)溫度足以將鉛熔化，甚至比離太陽最近的水星的表面溫度更高，大氣中96%是二氧化碳，其中夾雜著微黃色的硫磺酸云和硫酸雨。

6此外，“金星快車”研究金星云層結(jié)構(gòu)和大氣活動(dòng)情況的工作也已經(jīng)展開。據(jù)歐洲宇航局的科學(xué)家們提供研究資料顯示，金星云層的厚度約為20公里，它可延伸至距金星表面65公里的高度。負(fù)責(zé)收集這些資料的是兩架照相機(jī)VMC和 VIRTIS。此外，探測器上安裝的SpicaV/SOIR光譜分析儀也向科學(xué)家們提供了有關(guān)金星大氣的化學(xué)構(gòu)成和金星大氣的溫度信息。

VMC照相機(jī)提供的紫外照片顯示，金星云層結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，其典型的結(jié)構(gòu)就是在強(qiáng)風(fēng)的作用下形成的細(xì)長的云帶。截止目前，“金星快車”獲取的最重要的一項(xiàng)研究成果就是科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)金星大氣中的某些區(qū)域可以吸收太陽輻射出的紫外線。這一大氣現(xiàn)象對(duì)科學(xué)家們來說是一個(gè)有趣的謎，目前“金星快車”正就此問題進(jìn)行更進(jìn)一步的研究。解決這一問題將成為“金星快車”本次探測活動(dòng)的主要任務(wù)之一。

同時(shí)，科學(xué)家們對(duì)“金星快車”提供的資料經(jīng)過分析后得出結(jié)論稱，金星背對(duì)太陽的一面云層覆蓋高度可達(dá)95公里，其薄霧延伸的高度甚至可以達(dá)到105公里。據(jù)科學(xué)家們初步推測，金星上厚密云層的形成可能與水的凝結(jié)有關(guān)，不過這一推論需要探測器收集更多資料來證實(shí)。

另外，據(jù)來自歐洲宇航局官方網(wǎng)站的消息稱，負(fù)責(zé)研究金星大氣化學(xué)構(gòu)成的探測儀器已經(jīng)開始研究金星大氣中重水的含量，并將于稍晚時(shí)候?qū)鹦沁^去曾擁有過的水量進(jìn)行評(píng)估。“金星快車”的另一個(gè)主要探測任務(wù)是研究太陽風(fēng)對(duì)金星大氣的影響。探測器所攜帶的ASPERA探測結(jié)果顯示，太陽風(fēng)曾從金星表面卷走了大量氫和其它離子。專家們稱這可能與金星缺乏磁場有關(guān)。

人類的金星探測

-1961年到1983年，前蘇聯(lián)發(fā)射了15個(gè)金星探測器，但只有幾個(gè)探測器成功飛越或登陸金星，其中1970年發(fā)射的“金星7號(hào)”探測器是世界上首個(gè)著陸金星表面的探測器，它對(duì)金星表面溫度進(jìn)行了測量；1975年發(fā)射的“金星9號(hào)”探測器首次向地球發(fā)回了金星表面的照片。

-美國在1962年到1974年間發(fā)射了10個(gè)“水手”探測器，對(duì)金星和火星及其周圍空間進(jìn)行探測。其中1973年發(fā)射的“水手10號(hào)”探測器飛越金星時(shí)，發(fā)回了首批近距離拍攝的金星照片。

-1978年，美國先后發(fā)射了兩個(gè)“金星先驅(qū)”探測器，第一個(gè)探測器進(jìn)入金星軌道，不斷向地面?zhèn)骰赜^測到的情況；第二個(gè)探測器有4個(gè)子探測器在金星表面著陸，獲取了一些實(shí)地考察的數(shù)據(jù)。

-1984年，前蘇聯(lián)發(fā)射的“金星-哈雷”探測器曾將一個(gè)科學(xué)探測裝置投放到金星表面，對(duì)金星進(jìn)行了實(shí)地探測。

-1989年，美國向金星發(fā)射“麥哲倫”探測器。“麥哲倫”于1990年進(jìn)入金星軌道后，借助雷達(dá)技術(shù)對(duì)金星表面進(jìn)行了地形測繪，4年期間拍攝的照片覆蓋了金星表面的98%。1