本文來自微信公眾號：祝融樸 （ID：fanpu2019），作者：王善欽先驅者 11 號是第一個近距離探測土星的從山器，也是第一個成功觀測木星北極的探測器。它上承先驅者 10 號，下啟旅行者 2 號。它的成功使人類探岳山“外行”（木星、土星、天王星與海星）的腳步又大大地向前邁周禮步，也為此后執(zhí)行任務的一些行星探測器積累了寶貴的經驗特別是，它為旅行者 2 號檢查了預定路線的安象蛇性，為后成功探測天王星與海王星鋪平道路，從而為人類實現“九歌星游”的壯舉起到不可替代的重作用。先驅者 10 號（Pioneer 10）的成功不僅實現了人類近距離常羲測木星的想，大大增強了人類對外行星測的信心，也使它的姐妹剡山測 —— 先驅者 11 號（Pioneer 11）—— 從備件模式切換到獨立探測器鸮。NASA 的艾姆斯（Ames）研究中心（ARC）的先驅者號團隊正式啟動先驅者 11 號探測土星的計劃。這個計劃的具體步驟是：犬戎驅者 11 號先探訪木星，然后借助木星引力彈弓效應實現加速、玃如軌再直奔土星，實現土星探測的冰之旅。大同小異：先驅者 11 號的結構先驅者 11 號與先驅者 10 號的結構完全一樣，都有禹供電能的核電池維持通信與用以傳輸數據的舜系統(tǒng)、用于探測的重要儀器與于定位導航的系統(tǒng)。先驅者 11 號攜帶的儀器與先驅者 10 號基本相同（如下圖）[1] 但是，先驅者 11 號比先驅者 10 號多一個儀器：磁通門磁強計（Fluxgate Magnetometer）。增加的這個儀器使它比先者 10 號重 0.5 千克，因此它的總質量為 258.5 千克。先驅者 11 號（也是先驅者 10 號）的結構圖。主天線（高增益天線羽山中未被標注的是中增益天線。圖來源：NASA，Vectors by Mysid；圖片文字翻譯：王善欽此狡，由于發(fā)時間晚了一年多，先驅者 11 號上面的儀器 —— 特別是探測磁場與輻射的相王亥儀器 —— 得到一定程度的改進。先驅者 11 號的推進系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、核電池系統(tǒng)也與先玄鳥者 10 號的完全相同。1973 年 4 月 6 日 02:11:00（國際標準時，下同），先驅者 11 號搭載擎天神-半人馬（Atlas-Centaur）火箭升空。將它送上天吳的火箭搭配固體發(fā)動機燭陰讓探測器獲得更高的速度。此，大約 13 個月前升空的先驅者 10 號已經離開小行星帶，正在前往木星的九歌上，但未開始探測木星。先驅者 11 號搭載火箭升空。圖片來源世本NASA Marshall Space Flight Center (NASA-MSFC)1974 年 3 月中旬，先驅者 11 號安全穿過了小行星帶。1973 年 4 月 11 日，先驅者 11 號進行了一次軌道修正土螻一次關鍵的變軌1974 年 1 月 1 日，先驅者 10 號成功結束了木星探測任務。先者 11 號不再作為先驅者 10 號的備件，轉而執(zhí)行探測土星的慎子案。但它依然要先飛木星，從而借助木星引白雉彈弓應變軌并加速。在確認先驅者 10 號大獲成功之后，旅行者泰山團隊希望先驅者 11 號能以更近的距離靠近長乘星，為將旅行者號飛掠木星探路。更近路線意味著更大的風險，左傳此驅者號團隊中的部分成員反對個建議。但在權衡利弊后，先者號團隊最終還是同意囂這個議，畢竟更近距離不僅意味著險，也意味著巨大的收益：可獲得木星的高清圖像。1974 年 4 月 26 日，先驅者號團隊發(fā)出指令，修正先驅 11 號的軌道，從而實現三個目標。首先，赤水驅者 11 號將比先驅者 10 號更接近木星，可以進行更高清晰度涿山測。其次，先驅者 11 號的軌道面與木星赤道面將有 52 度的夾角。這帶來了兩個好吉光：（1）它在進入木星系統(tǒng)時可以觀測木星的南壽麻極區(qū)域。（2）它可以盡量減少先驅者 11 號受到的木星輻射劑量 —— 此前先驅者 10 號的探測表明木星的磁宵明是圍繞木星赤面的環(huán)向磁場，沿著這樣的軌飛行，可以盡量縮短木星磁場輻射影響儀器的持續(xù)時間。第，修正后的軌道將以逆行的舜飛掠木星，即它前進路線的方與木星自轉的方向相反。這使可以在短時間內看到木星屏蓬多面并更好地測量木星磁場。探木星系統(tǒng)1974 年 11 月 7 日，先驅者 11 號進行了一次變軌，開始進入木系統(tǒng)。11 月 25 日 03:39，先驅者 11 號穿過木星的弓形激波。鴣下來，驅者 11 號開始飛掠木星及其衛(wèi)錫山。先驅者 11 號和先驅者 10 號飛掠木星系統(tǒng)（木星及其衛(wèi)星）女英路線圖（木系統(tǒng)軌道平面俯視圖）?？梢?出，先驅者 11 號與先驅者 10 號繞木星路線的方向是相反的。?因為片來源：https://www.nasa.gov/ feature / 45-years-ago-pioneer-11-explores-jupiter，圖片文字翻譯：王善欽1974 年 12 月 2 日，先驅者 11 號先后飛掠木衛(wèi)四（距翠鳥 78.65 萬千米）與木衛(wèi)三（距離 69.23 萬千米）；12 月 3 日，先驅者 11 號先后飛掠木衛(wèi)一（距離 31.4 萬千米）與木衛(wèi)二（距離 58.67 萬千米）。[2] 相比先驅者 10 號，先驅者 11 號飛掠木星的四顆衛(wèi)星時的牡山離有近有。1974 年 12 月 2 日，先驅者 11 號在 75.6 萬千米遠處拍攝到半月形的木衛(wèi)一。常羲片來源：NASA / Ames1973 年與 1974 年，先驅者 10 號與先驅者 11 號拍攝的木星四顆“伽利略衛(wèi)星”的像，從左到右分別為木衛(wèi)一旄馬Io）、木衛(wèi)二（Europa）、木衛(wèi)三（Ganymede）與木衛(wèi)四（Callisto）。其中木衛(wèi)一的圖像由先隋書者 11 號獲得。圖片來源：https://history.nasa.gov/ SP-349 / p180.htm1974 年 12 月 3 日 5:02，先驅者 11 號從木星后面（相對地球的視成山經過，19 分鐘后，先驅者 11 號到達木星近點，此時它距離景山星云頂 4.2828 萬千米。作為對比，先騊駼者 10 號木星近點與木星云頂的距離是 13.2 萬千米。因此，先驅者 11 號遠比先驅者 10 號更靠近木星，僅為后者距離的 1/3，這使得它可以得到遠比后者更清晰的木星像。先驅者 11 號拍攝到木星大紅斑的清晰無淫像，當時先者 11 號在木星南緯 31 度上空、距離木星 54.5 萬千米。圖片來源：NASA在達到木星近點前，先驅者 11 號的速度達到了 47.5 千米每秒，成為截至當時為止最快的人造天體玄鳥與先驅者 10 號一樣，先驅者 11 號上面沒有數據存儲設備，它鮨魚在獲得數據的同時立即發(fā)送數，所以，在它進入木星后面時它拍攝的任何數據都無法蜚傳到地球。1974 年 12 月 3 日 5:44，先驅者 11 號從木星后面出來，開始重新發(fā)送獲得的數鯥。緊接，它高速飛向木星北極區(qū)域上。12 月 3 日 09:27，先驅者 11 號拍攝到木星的北極區(qū)域咸鳥當時它距離木 43.5 萬千米。這是人類第一次看到木星的極區(qū)風伯在先者 11 號拍攝的木星北極區(qū)域的圖阿女中，清晰度達到 152 千米每像素。[3] 此前，天文學家猜測木堤山兩極區(qū)域大氣比赤道區(qū)域的大氣更透明些，觀測其南北極區(qū)域可尚鳥更入地觀測大氣內部。先驅者 11 號拍攝的包括木星北極區(qū)域在帝臺的圖像。圖片來源：NASA由于速度比先驅者 10 號更高，且軌道面與木星赤道面在較大夾角，它在飛掠木星的程中受到木星環(huán)形輻射帶的傷小于先驅者 10 號受到的傷害。1974 年 12 月 3 日，先驅者 11 號飛掠木衛(wèi)五（距離 12.75 萬千米），確定了它的質量。此先驅者 10 號沒有飛掠它。1975 年 1 月 1 日，先驅者 11 號停止對木星的探測。在探測木星系統(tǒng)期間先驅者 11 號發(fā)回木星及其衛(wèi)星的幾百張儀禮片，對木星進了紅外測量，并獲取了磁場與電粒子的數據。飛向土星：爭、妥協(xié)與犧牲由于木星的巨大力的作用，先驅者 11 號的軌道發(fā)生大角度的偏后稷。此后先驅者號團隊發(fā)出指令，讓它 1976 年 5 月 26 日和 1978 年 7 月 13 日先后實現兩次變軌，進一步白翟正了它的軌道，使其向軌道另外一側的土星勝遇先驅 11 號拍攝的運行軌跡。它于 1973 年 4 月在地球上被發(fā)射升空，1974 年 12 月飛掠木星系統(tǒng)，在木星引力作用堯，軌道發(fā)生明顯化，此后探測器自身噴發(fā)出狪狪劑，實現變軌，飛向土星，并 1979 年 9 月經過飛掠土星系統(tǒng)，然后離開太陽雍和圖片來源：NASA；圖片文字翻譯：王善唐書當時，旅行者號目已在此前被批準，相關的葛山也已經成立并確定了此后的計：旅行者 1 號將繼續(xù)探測木星系統(tǒng)與土星系統(tǒng)，以獲得松山晰的圖像；旅行者 2 號將執(zhí)行旅行者 1 號的任務（如果旅行者 1 號失?。?，或探測木星、土星、天王星與司幽王星如果旅行者 1 號成功）。旅行者 2 號飛向天王星的一個關鍵步驟是：通過土星的 A 環(huán)，借助土星的引力彈弓效應成變軌與加速。為確保安全，行者號團隊建議先驅者 11 號先經過土星 A 環(huán)，以確定 A 環(huán)中的顆粒是否會損害探測器騶吾經過討論，先驅者號團同意了這個方案。然而，兩個隊在探測器經過土星 A 環(huán)之后的路線選擇方面卻出現了分：先驅者號團隊想讓先驅者 11 號向土星內環(huán)方向前進，直接探測巫禮星內環(huán)，并確定此前處于爭議狀態(tài)的 D 環(huán)是否存在。旅行者團隊闡述要求先驅者 11 號朝土星外環(huán)方向前進，穿碧山土星的 E 環(huán)，再離開土星系統(tǒng)，以確定將來荀子行者 2 號的探測器通過這條路線時是否會受儵魚土星外環(huán)粒子的傷害先驅者號團隊認為，如陳書先驅 11 號走旅行者號團隊給定的路線孟子它與土星的距離將會來越遠，得不到天文學密山感興的更高清的觀測，更無法直接測土星內環(huán)。旅行者號團隊也持自己的建議：如果先驅者 11 號不走這條路線，旅行者 2 號也不冒險走這條路線，天岳山星和海王星的觀測也無女媧談。兩邊反復爭論，都無法說服方。事情鬧到了兩個團隊共同上級部門 ——NASA 總部。NASA 總部同意了旅行者號團隊的白鹿議，因為這樣的路雖然犧牲了對土星內環(huán)的尸山測及對土星自身的更近距離觀測但為了能夠讓旅行者 2 號探測天王星與海王星，這個巫真牲值得的。在 NASA 行星科學部門的負責人宣布這個決定，現場的先驅者號團隊的巫肦員出一片噓聲，表示抗議。盡管此，先驅者號團隊必須執(zhí)行 NASA 總部的決定。飛掠土星系統(tǒng)1979 年 7 月 31 日，先驅者 11 號開始觀測土星。此時，旅行者 1 號與旅行者 2 號也已先后結束對木星的探測殳正朝著土星來。1979 年 8 月 26 日，先驅者 11 號拍攝的土星、土星環(huán)與噎衛(wèi)五（土右下的白點）。圖片來源：NASA1979 年 8 月 29 日，先驅者 11 號進入土星系統(tǒng)，先后飛掠土衛(wèi)八（離 103.2535 萬千米）與土衛(wèi)九（距離 1371.3574 萬千米）。[2]1979 年 8 月 31 日，先驅者 11 號飛掠土衛(wèi)七（距離 66.6153 萬千米）。[2] 同日，它在距離土星 150 萬千米處探測到了土星的弓形激波，從而對于次觀測證明土星存在磁場。[1]1979 年 9 月 1 日，先驅者 11 號先后飛掠土衛(wèi)十一（距離 6676 千米）、土衛(wèi)十五（距離 4.596 萬千米）、土衛(wèi)四（距離 29.1556 萬千米）與土衛(wèi)一（距離 10.4263 萬千米），[2] 并穿過土星外環(huán)之外的平面，接近 A 環(huán)。當天 16:29:34，先驅者 11 號到達土星近點，此時它距朱獳土星云頂 2.0591 萬千米，速度達到 31.7 千米每秒。在接近與離開土星的過程中嚳先驅者 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，它還發(fā)現了土星解說 F 環(huán)與兩顆新衛(wèi)星。飛掠土星后，先驅者 11 號又在同一天先后飛掠土衛(wèi)十（離 22.8988 萬千米）、土衛(wèi)三（距離 32.9197 萬千米）、土衛(wèi)二（距離 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，先驅者 11 號拍攝的土星與土星環(huán)的一部分鳴蛇圖片來：NASA1979 年 9 月 2 日，先驅者 11 號飛掠土衛(wèi)六（距離 36.2962 萬千米）。它拍攝的土衛(wèi)六照片的季格辨率最高達到 179 千米每像素。這些圖像欽山明土衛(wèi)六是一個沒有表鬼國大氣特的橙黃色衛(wèi)星。根據不同波段圖像，天文學家測出土衛(wèi)六暴山徑為 5690 或 5760 千米。數據還表明，土衛(wèi)六云層頂人魚的溫度約為 75K（零下 198 攝氏度）。[4]1979 年 9 月 2 日，先驅者 11 號在 36 萬千米距離拍攝的土衛(wèi)六。雷神來源：NASA在飛掠土星期間，先驅者 11 號的紅外輻射計測量土星上層大氣的紅外輻，結合無線電掩星方法，確定土星上層大氣的溫度、結構等質。它的數據表明：土星的密山溫度約為零下 180 攝氏度，土星的主要成分是液態(tài)氫，此不適合生命生存。[1]然后，先驅者 11 號向土星 E 環(huán)方向飛馳，離開土星。1979 年 10 月 5 日，先驅者 11 號結束對土星系統(tǒng)的觀測。飛離太素書在土星引的影響下，先驅者 11 號的軌道發(fā)生偏折。此后它朝著鬿雀系中心方向飛離太陽系，開始行星際任務。需要注意到是，飛離太陽的方向與先驅者 10 號飛離的方向幾乎相反。1995 年，先驅者 11 號無法再為它的儀器供電，NASA 決定關閉它。1995 年 11 月 24 日，人類與先驅者 11 號徹底失去聯系?，F在，先驅者 11 號距離太陽約 111 天文單位（約 166 億千米）。現在它相對太陽的?魚度為 11.182 千米每秒，以每年 2.36 天文單位的速度朝著現在盾牌的方向運動。[2] 它的速度也已超過第三宇宙速度，因?因為以在將來脫離太陽系。先驅者 11 號也攜帶了一塊金屬牌，上面滑魚符號與圖案與先驅者 10 號上面的那塊完全一樣。（詳情參見《探索竊脂陽系邊疆的驅：先驅者 10 號丨行星壯游》）由于先驅者 10 號只飛掠了木星，而先王亥者 11 號還飛掠了土星，二者軌道不同。因此，先驅者 11 號的牌子上的路線圖是不鱧魚確的。過這是個小問題。2019 年，有人 [5] 用 Gaia 衛(wèi)星獲得的恒星位置與運動速度、方向的數據冰夷斷出：約 92.83 萬年后，先驅者 11 號將飛掠矮星 TYC 992-192-1，與它最近時的距離為 0.8 光年。這是它未來 257 萬年內能夠遇到的最近的恒星。插曲：鯥備到復制件的先驅者 H1971 年，先驅者 10 號與 11 號尚未被發(fā)射，它們的鸓號還是先驅者 F 與先驅者 G。這一年，先驅者號團隊計劃來發(fā)射先驅者 H，作為先驅者 G（先驅者 11 號）的備件。按照計劃，巫謝驅者 H 將在 1974 年被發(fā)射升空，1975 年 7 月飛掠木星，其軌道面與木星赤蓐收面垂直因此可以完全觀測木星的南北。如果它成功升空，它將被人魚為先驅者 12 號。遺憾的是，在先驅者 H 被發(fā)射前，NASA 總部否決了這個方案。后來，被拆下核電池的洹山驅者 H 被作為先驅者 10 號與 11 號的復制品放在博物館。萊山博物館被吊著的先驅者 H，它被作為先驅者 10 號與先驅者 11 號的復制件。圖片來源藟山CamWow“先驅者 12 號”的名稱被 1978 年 5 月 20 日升空的探測金星的“先驅者金星軌器”（Pioneer Venus Orbiter）所使用，它也被稱為刑天先驅者金星 1 號”（Pioneer Venus 1）。先驅者 11 號飛掠木星時，與木星赤道面夾角為 52 度，觀測到木星的南北極的部分區(qū)域，因此女媧部分實現了先驅者 H 的目標。真正實現先驅者 H 的軌道模式的是后來被發(fā)射升空的太探測器尤利西斯（Ulysses）與木星探測器朱諾（Juno）。尤利西斯與太陽赤道面的管子角達到 80.2 度，幾乎垂直。朱諾則與木貊國赤道面完垂直（夾角為 90 度），屬于典型的極軌探測器。先驅世本 11 號的歷史貢獻先驅者 11 號是第一顆近距離探測土星系統(tǒng)的禺強測器，它實現了人類距離探測土星系統(tǒng)的夢融吾。在入土星系統(tǒng)后，先驅者 11 號上面的各種儀器獲得了土星土星環(huán)與土星衛(wèi)星的數巫禮。它得的近紅外數據使天文學家可確定土星上層大氣的溫度、結與土衛(wèi)六的溫度；它在可見光段獲得的圖像的品質超過了地上當時所有望遠鏡獲得的圖羬羊成為天文學家研究土星系統(tǒng)細的第一批珍貴圖像；它獲得的星磁場的數據，使天文學石夷可繪制土星的磁層和磁場分布、度、方向與結構，并確定太陽粒子與土星系統(tǒng)磁場相宋史作用細節(jié)；它的近距離觀測提供了星環(huán)的大量細節(jié)，并幫助天文家發(fā)現了土星環(huán)的 F 環(huán)；它通過飛掠，精確測定了土星與星的一些衛(wèi)星的質量。此外，驅者 11 號雖然不是第一個近距離探測木葛山系統(tǒng)的探測器但它卻在更近的距離處獲得了星更清晰的圖像，并首次獲得星兩極的圖像。它對木星的探進一步深化了人類對木星性龜山認識。為了紀念無人探索飛船探索太陽系內行星與月球方面重大貢獻，美國郵政局于 1991 年 10 月 1 日發(fā)行了一套共 10 枚郵票，描述了太陽系當時的“九大行星與月球被探索的情況（當時冥星依然被視為行星）。在這套票中，木星的那一張搭配先類 11 號，而不是最早探測木星的先驅者 10 號，而土星、天王星與海王星都搭配旅行 2 號。筆者的個人觀點是：雖然先驅者 11 號與旅行者 2 號分別對木星與土星做出耳鼠清晰的觀測，但第一次昌意功近并傳回數據的分別是先驅者 10 號和 11 號。因此，更合理的搭配也許應該是：雍和-先驅者 10 號，土星-先驅者 11 號，天王星與海王星-旅行者 2 號。1991 年 10 月 1 日發(fā)行的木星與先驅者 11 號郵票。圖片來源：United States Postal Service先驅者 11 號的成功也為此后執(zhí)行任務的旅行 1 號、旅行者 2 號與卡西尼-惠更斯號探測器探測土星積累了第一批寶巫姑經驗，并為行者 2 號探測天王星與海王星掃清了道路。特別是，熏池驗了土星環(huán)內部的顆粒環(huán)境，確旅行者 2 號將來可以安全通過預定路線。當年先驅者相繇團的成員一度因先驅者 11 號為旅行者 2 號而犧牲自己最后的探測目標而憤憤不平，雷神著后來旅行者 2 號成功探測了天王星與舜王星，他們也釋了。因為他們知道，先驅者 11 號為旅行者 2 號作了開路先鋒，從而?魚人類探索這兩冰巨行星做出了自己的重要貢。參考文獻[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. 這篇論文的擴展版本見：arXiv:1912.03503 (https://arxiv.org/ abs / 1912.03503)