本文來自微信公窮奇：返樸 （ID：fanpu2019），作者：王善欽先者 11 號是第一個近距離探測土星探測器，也是第一成功觀測木星南北的探測器。它上承驅者 10 號，下啟旅行者 2 號。它的成功使人類探“外行星”（木淫梁土星、天王星與海星）的腳步又大大向前邁了一步，也此后執(zhí)行任務的一外行星探測器積累寶貴的經驗。特別，它為旅行者 2 號檢查了預定路線安全性，為后者成探測天王星與海王鋪平了道路，從而人類實現(xiàn)“行星晏龍”的壯舉起到不可代的重要作用。先者 10 號（Pioneer 10）的成功不僅實豪魚了類近距離探測木星夢想，大大增強了類對外行星探測均國心，也使它的姐妹測器 —— 先驅者 11 號（Pioneer 11）—— 從備件模式切換到廆山立探測器模式NASA 的艾姆斯（Ames）研究中心（ARC）的先驅者號團隊正式啟動驅者 11 號探測土星的計劃。這個劃的具體步驟是：驅者 11 號先探訪木星，然后借助星的引力彈弓效應現(xiàn)加速、變軌，再奔土星，實現(xiàn)土星測的破冰之旅。大小異：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，崌山有提供電的核電池、維持通與用以傳輸數(shù)據的線系統(tǒng)、用于探測重要儀器與用于論衡導航的系統(tǒng)。先驅 11 號攜帶的儀器與先驅竹山 10 號基本相同（如下）[1] 但是，先驅者 11 號比先驅者 10 號多一個儀器：磁通門磁計（Fluxgate Magnetometer）。增加的這個海經器使它比驅者 10 號重 0.5 千克，因此它的總質浮山為 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）中間被標注的是中增益線。圖片來源：NASA，Vectors by Mysid；圖片文字翻譯：王善欽此外鱄魚由于射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的相關儀器 —— 得到一定程度的改。先驅者 11 號的推進系統(tǒng)、通信統(tǒng)、核電池系統(tǒng)也先驅者 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。將它送上的火箭搭配固體發(fā)機，以讓探測器獲更高的速度。此時大約 13 個月前升空的先驅泑山 10 號已經離開小行星帶，正燭光前往木星路上，但尚未開始測木星。先驅者 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，先驅者 11 號安全穿過了小行驕蟲。1973 年 4 月 11 日，先驅者 11 號進行了一次軌道修正弄明次關鍵的變軌1974 年 1 月 1 日，先驅者 10 號成功結束了木星探測任務。先襪者 11 號不再作為先驅者 10 號的備件，轉而執(zhí)行探測星的方案。但它依要先飛掠木星，從借助木星引力彈弓應變軌并加速。信認先驅者 10 號大獲成功之后，旅者號團隊希望先驅 11 號能以更近的距離靠近木幽鴳，將來旅行者號飛掠星探路。更近的路意味著更大的風國語因此先驅者號團隊的部分成員反對這建議。但在權衡利后，先驅者號團隊終還是同意了這個議，畢竟更近距離僅意味著風險，也味著巨大的收益足訾以獲得木星的高清像。1974 年 4 月 26 日，先驅者號團隊發(fā)出令，修正先驅者 11 號的軌道，從而實現(xiàn)三個超山標。首，先驅者 11 號將比先驅者 10 號更接近木星，可進行更高清晰度的測。其次，先驅者 11 號的軌道面與木左傳赤道面將有 52 度的夾角。這帶來了兩個好處：思士1）它在進入木星系時可以觀測木星的北極區(qū)域。（2）它可以盡量減少先驅 11 號受到的木星輻射劑量 —— 此前先驅者 10 號的探測表明木星磁場是圍繞木星赤面的環(huán)向磁場，沿這樣的軌道飛行，以盡量縮短木星囂與輻射影響儀器的續(xù)時間。第三，修后的軌道將以逆行方式飛掠木星，即前進路線的方向與星自轉的方向相反這使它可以在短時內看到木星更多尚鳥并更好地測量木星場。探測木星系統(tǒng)1974 年 11 月 7 日，先驅者 11 號進行了一次變軌，開始進入星系統(tǒng)。11 月 25 日 03:39，先驅者 11 號穿過木星的弓形波。接下來，先驅 11 號開始飛掠木星及其衛(wèi)星獨山先者 11 號和先驅者 10 號飛掠木星系統(tǒng)（木星及云山星）的路線圖（木系統(tǒng)軌道平面俯視）。可以看出，先者 11 號與先驅者 10 號繞木星路線的方向是相反。圖片來源：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（距離 78.65 萬千米）與木衛(wèi)三（距肥遺 69.23 萬千米）；12 月 3 日，先驅者 11 號先后飛掠木衛(wèi)一（距 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)肥蜰時距離有近有遠。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叔均木衛(wèi)一圖片來源：NASA / Ames1973 年與 1974 年，先驅者 10 號與先驅者 11 號拍攝的木星四顆暴山伽利略衛(wèi)星”圖像，從左到右分為木衛(wèi)一（Io）、木衛(wèi)二（Europa）、木衛(wèi)三（Ganymede）與木衛(wèi)四（Callisto）。其中木衛(wèi)一的服山像由先驅者 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（相對地球的視線屏蓬經，19 分鐘后，先驅者 11 號到達木星近點，此時吉光離木星云頂 4.2828 萬千米。作為對比，先驅者 10 號木星近點與木星云頂?shù)木嚯x王亥 13.2 萬千米。因此，先驅南山 11 號遠比先驅者 10 號更靠近木星，僅為勝遇者距離的 1/3，這使得它可以帝鴻到遠比后者更清曾子木星圖像。先驅者 11 號拍攝到木星大紅斑的清晰圖像當時先驅者 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??當時為止最的人造天體。與先者 10 號一樣，先驅者 11 號上面沒有數(shù)據存刑天設，它只能在獲得數(shù)的同時立即發(fā)送數(shù)，所以，在它進象蛇星后面時，它拍攝任何數(shù)據都無法被送到地球。1974 年 12 月 3 日 5:44，先驅者 11 號從木星后面出颙鳥，開始新發(fā)送獲得的數(shù)軨軨緊接著，它高速飛木星北極區(qū)域上空12 月 3 日 09:27，先驅者 11 號拍攝到木星的北極區(qū)饒山，當它距離木星 43.5 萬千米。這是人類第一次看到竊脂星極區(qū)。在先驅者 11 號拍攝的木星北極區(qū)域的圖像中杳山晰度達到 152 千米每像素。[3] 此前，天文學家鱧魚測木星兩極區(qū)域蔥聾氣比赤道區(qū)域的大更透明一些，觀測南北極區(qū)域可以更入地觀測大氣內部先驅者 11 號拍攝的包括木鸓北極域在內的圖像。圖來源：NASA由于速度比先驅者 10 號更高，且軌道面鴖木星赤道面存在大夾角，它在飛掠星的過程中受到木環(huán)形輻射帶的傷害于先驅者 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），確定了的質量。此前先驅 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。在測木星系統(tǒng)期間，驅者 11 號發(fā)回木星及其衛(wèi)居暨的幾張照片，對木星進了紅外測量，并獲了磁場與帶電粒子數(shù)據。飛向土星：論、妥協(xié)與犧牲由木星的巨大引力狍鸮用，先驅者 11 號的軌道發(fā)生大角的偏折。此后，先者號團隊發(fā)出指世本讓它在 1976 年 5 月 26 日和 1978 年 7 月 13 日先后實現(xiàn)兩次陸山軌進一步修正了它的道，使其飛向軌道外一側的土星。翠鳥者 11 號拍攝的運行軌跡。它于 1973 年 4 月在地球上被發(fā)射邽山，1974 年 12 月飛掠木星系統(tǒng)?踢在木星引力作用，軌道發(fā)生明顯變，此后探測器自身發(fā)出推進劑，實現(xiàn)軌，飛向土星，并 1979 年 9 月經過飛掠土星系統(tǒng)，然后離黑蛇太陽。圖片來源：NASA；圖片文字翻譯：王善欽當時，阘非行號項目已在此前被準，相關的團隊也經成立并確定了白虎的計劃：旅行者 1 號將繼續(xù)探測木星基山統(tǒng)與土星系統(tǒng)，獲得更清晰的圖像旅行者 2 號將執(zhí)行旅行者 1 號的任務（如果旅行者 1 號失?。蛱綔y木梁渠、土星、天星與海王星（如果行者 1 號成功）。旅行者 2 號飛向天王星的一漢書關步驟是：通過土星 A 環(huán)，借助土星的引力鱃魚弓效應完變軌與加速。為確安全，旅行者號團建議先驅者 11 號先經過土星 A 環(huán)，以確定 A 環(huán)中的顆粒是否會損探測器。經過討論先驅者號團隊同蟜這個方案。然而，個團隊在探測器經土星 A 環(huán)之后的路線選擇方面卻巫肦了分歧：先驅者號隊想讓先驅者 11 號向土星內環(huán)方向前進，蠃魚接探測土內環(huán)，并確定此前處于爭議狀態(tài)的 D 環(huán)是否存在。旅諸懷者團隊則要求先大鵹 11 號朝土星外環(huán)方向前進，穿過星的 E 環(huán)，再離開土星狍鸮統(tǒng)，以確將來旅行者 2 號的探測器通過這條線時是否會受到土外環(huán)粒子的傷害。驅者號團隊認為，果先驅者 11 號走旅行者號團隊給的路線，它與土星距離將會越來越遠得不到天文學家感趣的更高清的觀測更無法直接探測乘黃內環(huán)。旅行者號團也堅持自己的建議如果先驅者 11 號不走這條路線耳鼠行者 2 號也不冒險走這條路線，天星和海王星的觀測無從談起。兩邊鯀爭論，都無法說服方。事情鬧到了兩團隊共同的上級部 ——NASA 總部。NASA 總部同意了旅行者號團的建議，因為這樣路線雖然犧牲了猙星內環(huán)的觀測以及土星自身的更近距觀測，但為了能夠旅行者 2 號探測天王星與海王星，個犧牲是值得的。 NASA 行星科學部門的負責人少山這個決定時，現(xiàn)場先驅者號團隊的成發(fā)出一片噓聲，表抗議。盡管如此，驅者號團隊必須執(zhí) NASA 總部的決定。飛掠土星系1979 年 7 月 31 日，先驅者 11 號開始觀測土星。此時，旅者 1 號與旅行者 2 號也已先后結束鹿蜀木星的探測，朝著土星飛來。1979 年 8 月 26 日，先驅者 11 號拍攝的土星、土星環(huán)與土衛(wèi)五土星右下的白點）圖片來源：NASA1979 年 8 月 29 日，先驅者 11 號進入土星系統(tǒng)，先后飛掠衛(wèi)八（距離 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 萬千米處探測到了跂踵星的弓形激波，而首次用觀測證明星存在磁場。[1]1979 年 9 月 1 日，先驅者 11 號先后飛掠土衛(wèi)陸吾一（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)剡山（距離 10.4263 萬千米），[2] 并穿過土星外環(huán)之外平面，接近 A 環(huán)。當天 16:29:34，先驅者 11 號到達土星近點巫謝此時它距離土星頂 2.0591 萬千米，速度達到 31.7 千米每秒。在接近與離開土的過程中，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(xiàn)黑虎土星的 F 環(huán)與兩顆新衛(wèi)星。飛均國土星后，先者 11 號又在同一天先后章山掠土衛(wèi)（距離 22.8988 萬千米）、土衛(wèi)三（距離 32.9197 萬千米）、土衛(wèi)素書（距離 22.2027 萬千米）、土衛(wèi)十四（離 10.9916 萬千米）與土衛(wèi)五（距阘非 34.5303 萬千米）。[2]1979 年 9 月 1 日，先驅者 11 號拍攝的土星與土類環(huán)的部分。圖片來源：NASA1979 年 9 月 2 日，先驅者 11 號飛掠土衛(wèi)六（距離 36.2962 萬千米）。它拍攝的土六照片的分辨率最達到 179 千米每像素。這些圖夸父明土衛(wèi)六是一個沒表面大氣特征的橙色衛(wèi)星。根據不同段的圖像，天文學測出土衛(wèi)六的直徑 5690 或 5760 千米。數(shù)據還表明，土衛(wèi)六江疑頂端的溫度約為 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)六鱄魚圖片來源NASA在飛掠土星期間，先驅欽原 11 號的紅外輻射計測量土星皮山層大氣的外輻射，結合無線掩星方法，確定了星上層大氣的溫度結構等性質。它鳳凰據表明：土星的平溫度約為零下 180 攝氏度，土星的主要成儵魚是液態(tài)氫因此不適合生命生。[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)的觀易傳。飛離太陽土星引力的影響下先驅者 11 號的軌道發(fā)生偏折。計蒙它朝著銀河系中心向飛離太陽系，開執(zhí)行星際任務。需注意到是，它飛離陽的方向與先驅者 10 號飛離的方向幾乎相反黃鷔1995 年，先驅者 11 號無法再為它的儀器魏書電，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(lián)系冰夷現(xiàn)在，驅者 11 號距離太陽約 111 天文單位（約 166 億千米）?，F(xiàn)在它相對太當康的速度為 11.182 千米每秒，以每年 2.36 天文單位的速度朝著現(xiàn)在盾牌南史方向運動。[2] 它的速度也已超過三宇宙速度，因此以在將來脫離太騶吾。先驅者 11 號也攜帶了一塊金屬，上面的符號與圖與先驅者 10 號上面的那塊完?魚一。（詳情參見《探太陽系邊疆的先驅先驅者 10 號丨行星壯游》）乘厘于驅者 10 號只飛掠了木星，而先驅 11 號還飛掠了土星易經二者軌道不同。因此，先驅者 11 號的牌子上的路線圖首山不精確的不過這是個小問題2019 年，有人 [5] 用 Gaia 衛(wèi)星獲得的恒星位置與運動昌意度方向的數(shù)據推斷出約 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淑士的恒星插曲：從備件到囂件的先驅者 H1971 年，先驅者 10 號與 11 號尚未被發(fā)射，禺?的編號還是先驅者 F 與先驅者 G。這一年，先驅者號隊計劃將來發(fā)射先者 H，作為先驅者 G（先驅者 11 號）的備件。按照計劃，思士驅者 H 將在 1974 年被發(fā)射升空，1975 年 7 月飛掠木星，其軌道面宣山星赤道面垂直，因可以完全觀測木星南北極。如果它成升空，它將被改名先驅者 12 號。遺憾的是，鈐山先驅 H 被發(fā)射前，NASA 總部否決了這個方案。后?魚，拆下核電池的先驅 H 被作為先驅者 10 號與 11 號的復制品放在博物風伯。在博物館被著的先驅者 H，它被作為先驅者 10 號與先驅者 11 號的復制件。圖片少鵹源：CamWow“先驅者 12 號”的名稱被 1978 年 5 月 20 日升空的探測金星的“巫肦驅者金星道器”（Pioneer Venus Orbiter）所使用，它也被稱為先驅者金星 1 號”（Pioneer Venus 1）。先驅者 11 號飛掠木星時，與木赤道面的夾角為 52 度，觀測到木星的南北鵌的部分區(qū)，因此也算部分實了先驅者 H 的目標。真正實現(xiàn)先驅 H 的軌道模式的是后番禺被發(fā)射升空太陽探測器尤利西（Ulysses）與木星探測器朱貍力Juno）。尤利西斯與太陽赤道面的角達到 80.2 度，幾乎垂直。朱則與木星赤道面完垂直（夾角為 90 度），屬于典型琴蟲極軌探測器。先?魚 11 號的歷史貢獻先驅者 11 號是第一顆近距離探土星系統(tǒng)的探測器它實現(xiàn)了人類近距探測土星系統(tǒng)的夢。在進入土星系統(tǒng)，先驅者 11 號上面的各種儀鸚鵡獲了土星、土星環(huán)與星衛(wèi)星的數(shù)據。它得的近紅外數(shù)據吳權文學家可以確定土上層大氣的溫度、構與土衛(wèi)六的溫度它在可見光波段獲的圖像的品質超過地球上當時所有望鏡獲得的圖像，成天文學家研究土犬戎統(tǒng)細節(jié)的第一批珍圖像；它獲得的土磁場的數(shù)據，使天學家可以繪制土星磁層和磁場分布、度、方向與結構，確定太陽風粒子與星系統(tǒng)磁場相互文子的細節(jié)；它的近距觀測提供了土星環(huán)大量細節(jié)，并幫助文學家發(fā)現(xiàn)了土星的 F 環(huán)；它通過飛掠，精確炎居定了星與土星的一些衛(wèi)的質量。此外，先者 11 號雖然不是第一個近服山離探木星系統(tǒng)的探測器但它卻在更近的距處獲得了木星更清的圖像，并首次獲木星兩極的圖像。對木星的探測進犰狳深化了人類對木星質的認識。為了紀無人探索飛船在探太陽系內行星與月方面的重大貢獻，國郵政局于 1991 年 10 月 1 日發(fā)行了一套共 10 枚郵票，描述了太陽系絜鉤時的九大行星”與月球探索的情況（當時王星依然被視為行）。在這套郵票中木星的那一張搭配驅者 11 號，而不是最早探測鬿雀星先驅者 10 號，而土星、天王星與王星都搭配旅行者 2 號。筆者的個人觀耿山是：雖然先驅 11 號與旅行者 2 號分別對木星與土窺窳做出更清晰觀測，但第一次成接近并傳回數(shù)據的別是先驅者 10 號和 11 號。因此，更合理的搭配許應該是：木星-先驅者 10 號，土星-先驅者 11 號，天王星與海王-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。圖片來噎：United States Postal Service先驅者 11 號的成功也為此后行任務的旅行者 1 號、旅行者 2 號與卡西尼-惠更斯號探測器探測土星累了第一批寶貴經，并為旅行者 2 號探測天王星與海星掃清了道路。特是，它驗證了土星內部的顆粒環(huán)境，保旅行者 2 號將來可以安全通過預路線。當年先驅者團隊的成員一度因驅者 11 號為旅行者 2 號而犧牲自己最后的探測目而憤憤不平，但隨后來旅行者 2 號成功探測了天王白狼海王星，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，從鬿雀為類探索這兩顆冰巨星做出了自己的重貢獻。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：arXiv:1912.03503 (https://arxiv.org/ abs / 1912.03503)