一艘航天飛行器

基本信息

先驅(qū)者10號(hào)（英語(yǔ)：Pioneer 10）也稱為先驅(qū)者F號(hào)（Pioneer F），NORAD編號(hào)5860。是美國(guó)的無(wú)人行星探測(cè)任務(wù)“先驅(qū)者計(jì)劃”的第16顆無(wú)人探測(cè)器，于1972年3月3日（UTC時(shí)間01:49:00）發(fā)射。它是第一個(gè)成功穿越火星和木星之間的小行星帶、第一艘近距離觀測(cè)木星的飛行器，并于1973年12月3日發(fā)回了第一組木星的近距離拍攝的圖像，發(fā)現(xiàn)了木星磁層伸展出的巨大磁尾。1983年6月13日，先驅(qū)者10號(hào)越過(guò)海王星軌道，之后探測(cè)器按慣性駛向畢宿五恒星（畢宿五距離地球68光年，探測(cè)器要到達(dá)畢宿五恒星大約還需要200萬(wàn)年）。

10號(hào)在成功飛掠木星、土星后繼續(xù)朝深空飛去，并于1982年飛越太陽(yáng)系的邊際，按慣性駛向畢宿五恒星。畢宿五距離地球68光年，要到達(dá)畢宿五恒星這個(gè)目標(biāo)，大約還需要200萬(wàn)年時(shí)間。到目前為止，先驅(qū)者10號(hào)正位于距地球100多億公里的太空。它相對(duì)于太陽(yáng)的飛行時(shí)速為44064公里，盡管它的功能正在不斷惡化，但仍運(yùn)轉(zhuǎn)正常，核發(fā)電機(jī)繼續(xù)為它的電池充電（那里已無(wú)陽(yáng)光），仍不時(shí)地向地球發(fā)送較弱的信號(hào)。但由于財(cái)政預(yù)算的減少，現(xiàn)已無(wú)法對(duì)它進(jìn)行常規(guī)的跟蹤，先驅(qū)者計(jì)劃也于1997年3月31日正式終止。

先驅(qū)者10號(hào)曾是離我們最遠(yuǎn)的飛行器，在最后一次與之聯(lián)系時(shí)，先驅(qū)者10號(hào)距離地球的距離是 122.3 億公里。這一紀(jì)錄，一直保持到 1998年2月17日，那天，旅行者1號(hào)距太陽(yáng)的距離和先驅(qū)者10號(hào)持平（都是 69.419 AU），并因?yàn)樗俣鹊膬?yōu)勢(shì)（每年大約多飛行 1.016 AU）而在此后在距離上超過(guò)了后者。直到 1997年3月31日 任務(wù)結(jié)束之前，先驅(qū)者10號(hào)在太陽(yáng)系外層空間中，進(jìn)行了很多有價(jià)值的科學(xué)研究和調(diào)查。此后，它微弱的信號(hào)一直被深度空間網(wǎng)絡(luò)所追蹤，用以研究混沌理論。1997年之前，它還被用來(lái)訓(xùn)練飛行控制員，如何接受從太空傳來(lái)的無(wú)線電信號(hào)。和先驅(qū)者11號(hào)一樣，先驅(qū)者10號(hào)攜帶了一塊人類向可能存在的外星人問(wèn)候，并表明我們?cè)阢y河系位置的鍍金鋁板。

由于先驅(qū)者10號(hào)配備的放射性同位素燃料已失去電力，2003年2月7日NASA的深度空間網(wǎng)絡(luò)嘗試與先驅(qū)者10號(hào)聯(lián)系時(shí)，已接收不到先驅(qū)者10號(hào)的微弱訊號(hào)，最后一次接收到先驅(qū)者10號(hào)的微弱訊號(hào)是2003年1月22日，且未來(lái)NASA不打算再嘗試接收先驅(qū)者10號(hào)的訊號(hào)。

先驅(qū)者身上攜帶著表明地球文明外貌、位置的金屬板，以及其他表示友好的圖片、聲音、音樂(lè)等。當(dāng)它離開太陽(yáng)系時(shí)，將把這幅6*9英寸的金屬板彈出飛行器主框架。希望有一天能被外星文明發(fā)現(xiàn)。先驅(qū)者10號(hào)是人類建造的第一個(gè)成功飛越太陽(yáng)系的飛行器，盡管經(jīng)歷了許多可怕的險(xiǎn)情：先鋒號(hào)任務(wù)其中之一是用來(lái)測(cè)試通過(guò)小行星帶與木星巨磁場(chǎng)的生存率的。事實(shí)看來(lái)，小行星帶實(shí)在是小菜一碟，但它們卻差點(diǎn)被木星磁場(chǎng)中的離子炸裂。這個(gè)情報(bào)使得后來(lái)的旅行者計(jì)劃的形勢(shì)十分嚴(yán)峻。它將成為人類建造的，比地球上任何其他工程都會(huì)持久的一座豐碑。

1972年美國(guó)國(guó)家航空與宇宙飛行局(NASA)發(fā)射的先驅(qū)者10號(hào)。先驅(qū)者10號(hào)將是第一個(gè)飛出太陽(yáng)系的人造物體。1972年至今，這個(gè)重達(dá)258公斤的探測(cè)器一共從地球上接收了98900個(gè)指令信號(hào)；向地球發(fā)回1260億個(gè)信息單位的資料和照片，有關(guān)木星的美麗圖片是它拍攝并發(fā)回地面。

“先驅(qū)者10號(hào)”探測(cè)器，它探索和研究的主要目標(biāo)是木星。這個(gè)探測(cè)器只有260千克，帶有10多種儀器。由于它很小，無(wú)法帶更多的其他設(shè)備，如姿態(tài)控制系統(tǒng)、大型電源系統(tǒng)等，因此“先驅(qū)者10號(hào)”采用了各種簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)的辦法。探測(cè)器上面帶的儀器包括磁強(qiáng)儀、輻射儀、溫度儀、照相機(jī)、氣壓計(jì)等。它還有一個(gè)重大使命是考察行星際空間的物理環(huán)境，以便為未來(lái)深入探測(cè)外行星開辟道路。在大約飛行了半年后，“先驅(qū)者10號(hào)”探測(cè)器進(jìn)入火星與木星間的小行星帶，與木星的相會(huì)階段持續(xù)了2個(gè)月。1973年12月3日，“先驅(qū)者10號(hào)”探測(cè)器到達(dá)整個(gè)旅途距木星最近處，約13萬(wàn)千米。在它掠過(guò)太陽(yáng)系這顆最大的行星時(shí)，發(fā)送回來(lái)300張中等分辨率的木星和其衛(wèi)星的照片。它還探測(cè)到木星的一些物理參數(shù)。發(fā)回的資料表明，它所俘獲的輻射帶強(qiáng)度是地球周圍范·艾倫帶強(qiáng)度的10000 倍，它那巨大的脈動(dòng)磁場(chǎng)一直延伸到土星附近。

在飛過(guò)了木星之后，“先驅(qū)者10號(hào)”探測(cè)器利用木星的巨大引力加速，向太陽(yáng)系邊緣的冥王星軌道飛去，并于 1986年10月通過(guò)冥王星平均軌道，成為第一個(gè)飛出行星軌道的人造物體?！跋闰?qū)者10號(hào)”探測(cè)器帶有一張表明地球方位和大致特征的“名片”，上面畫著地球人的形象、太陽(yáng)系相對(duì)于14顆脈沖星的位置、地球的方位等信息。它們經(jīng)過(guò)800萬(wàn)年的飛行后，可能會(huì)同某一顆具有生命的恒星及行星系相會(huì)。

發(fā)射

先驅(qū)者10號(hào)裝載于擎天神運(yùn)載火箭中，并且在1972年3月3日UTC01:49:00的時(shí)間，由美國(guó)宇航局于佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角的36A太空發(fā)射設(shè)施發(fā)射。發(fā)射載具耗時(shí)17分鐘加速，到達(dá)每小時(shí)51682公里（每小時(shí)32114里）的速度并花費(fèi)了11 經(jīng)過(guò)月球，成為當(dāng)時(shí)人類史上速度最快的人造物體。其雙胞胎姐妹，先驅(qū)者11號(hào)   則在隔年的4月4日發(fā)射。

探測(cè)木星

在1973年11和12月，先驅(qū)者10號(hào)開始傳送木星的圖片影片回地球。500張木星照片在當(dāng)年12月2日接收，顯露出一點(diǎn)點(diǎn)細(xì)節(jié)。無(wú)論如何，在48小時(shí)之內(nèi)不斷接近的觀察，探測(cè)器超越了地球本身的觀測(cè)能力而顯現(xiàn)出更多過(guò)去前所未見的細(xì)節(jié)。

在1973年12月4日，先驅(qū)者10號(hào)到達(dá)距離木星最近的距離，并且在距離木星200，000公里之處越過(guò)木星云端。

飛出太陽(yáng)系

1972年美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)發(fā)射的先驅(qū)者10號(hào)，于1983年6月13日飛出海王星的軌道。由于冥王星的軌道是個(gè)大橢圓，在此后17年里，其軌道都將在海王星的軌道內(nèi)，所以飛出海王星軌道之后先驅(qū)者10號(hào)就成為了第一個(gè)飛出太陽(yáng)系的人造物體。

11年來(lái)，這個(gè)重達(dá)290公斤的探測(cè)器一共從地球上接收了98900個(gè)指令信號(hào)；向地球發(fā)回1260億個(gè)信息單位的資料和照片，有關(guān)木星的美 麗圖片是它拍攝并發(fā)回地面。

先驅(qū)者10號(hào)以49198公里的時(shí)速飛離太陽(yáng)系。當(dāng)它離開海王星時(shí)，它與太陽(yáng)間的距離超出45億3千萬(wàn)公里。它的電子系統(tǒng)是由放射性同位素?zé)犭娫聪到y(tǒng)供電的。據(jù)艾姆斯研究中心認(rèn)為，先驅(qū)者10號(hào)發(fā)回的數(shù)據(jù)需要花10年的功夫來(lái)研究和分析，即使用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)也得花費(fèi)數(shù)年時(shí)間。

先驅(qū)者身上攜有一塊載有人類訊息的鍍金鋁板。倘若探測(cè)器被外星的高智慧生物捕獲，這塊鍍金鋁板將會(huì)向他們解釋這艘探測(cè)器的來(lái)源。鋁板上繪有一名男性及女性的圖像，氫原子的自旋躍遷，以及太陽(yáng)與地球在銀河系里的位置。

詳見先驅(qū)者鍍金鋁板詞條

遨游太空近40載的先驅(qū)者10號(hào)，已是杳如黃鶴。美國(guó)宇航局2003年1月曾經(jīng)接到微弱的信號(hào)，看上去是來(lái)自這顆探測(cè)器的最后消息。

美國(guó)宇航局發(fā)布的新聞公報(bào)介紹說(shuō)，先驅(qū)者10號(hào)的最后一次信號(hào)是2003年1月22日接收到的，其中已無(wú)任何遙測(cè)數(shù)據(jù)。2月7日，宇航局位于加利福尼亞州、澳大利亞和西班牙的巨型天線“深度空間網(wǎng)絡(luò)”與該探測(cè)器的聯(lián)絡(luò)都沒(méi)有取得任何結(jié)果。專家們認(rèn)為，由于放射性同位素動(dòng)力源已衰變殆盡，探測(cè)器估計(jì)已無(wú)力再向地球發(fā)送信號(hào)。美宇航局于是決定放棄與探測(cè)器繼續(xù)聯(lián)系的努力。

1972年3月2日，“先驅(qū)者10號(hào)”發(fā)射升空，并在隨后的日子里，在太空探索領(lǐng)域?qū)覄?chuàng)第一。它是第一個(gè)穿過(guò)小行星帶，成功到達(dá)木星附近并獲取近距離圖像的探測(cè)器；1983年，它又成為第一個(gè)飛出海王星軌道的人造探測(cè)器。

“先驅(qū)者10號(hào)”計(jì)劃原定時(shí)間不到兩年，但它“探測(cè)生命”之長(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了預(yù)期。直到1997年3月底，科學(xué)家才正式結(jié)束“先驅(qū)者10號(hào)”的科學(xué)考察使命，宣告它的“退役”。該探測(cè)計(jì)劃項(xiàng)目經(jīng)理拉舍博士認(rèn)為，這顆探測(cè)器絕對(duì)是“物有所值”。

在研究人員對(duì)先驅(qū)者號(hào)異?，F(xiàn)象進(jìn)行初步分析后，他們把目標(biāo)轉(zhuǎn)向了先驅(qū)者10號(hào)探測(cè)器長(zhǎng)達(dá)11.5年的空間觀測(cè)遙感數(shù)據(jù)上，盡管先驅(qū)者11號(hào)只有大約4年的服役壽命。在由星際協(xié)會(huì)贊助發(fā)起的詳細(xì)研究過(guò)后，圖里謝夫和他的研究小組不僅得到了先驅(qū)者10號(hào)大約30年的遙感數(shù)據(jù)和先驅(qū)者11號(hào)20年的數(shù)據(jù)集，還整理獲得了先驅(qū)者10和先驅(qū)者11號(hào)飛船完整詳盡的遙感數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)中的很多被存儲(chǔ)在了400盒磁帶中，它們完好的保存在宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室中。總的說(shuō)來(lái)，所收集的先驅(qū)者10號(hào)和先驅(qū)者11號(hào)宇宙飛船的數(shù)據(jù)有將近800億字節(jié)，大約相當(dāng)于數(shù)字高清有線電視半小時(shí)內(nèi)播放的電視節(jié)目占用的數(shù)據(jù)字節(jié)。把有9磁道的磁帶數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)代的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)形式并把一些人工添加的數(shù)據(jù)和其他壞掉的數(shù)據(jù)篩除掉對(duì)于先驅(qū)者號(hào)異常現(xiàn)象的研究人員來(lái)說(shuō)非常耗時(shí)。但是圖里謝夫?qū)Υ藚s非常自信，一旦這些數(shù)據(jù)處理任務(wù)完成，那么先驅(qū)者號(hào)異常現(xiàn)象背后的秘密就可以發(fā)現(xiàn)。

通過(guò)多年恢復(fù)和分析舊數(shù)據(jù)，研究飛行器的結(jié)構(gòu)圖，加州理工噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（JPL）的研究人員在 arxiv 上發(fā)表論文，宣告破解先驅(qū)者號(hào)異?！欣喂痰淖C據(jù)顯示減緩速度的主要原因是各向異性熱輻射。各向異性熱輻射能解釋 80% 的減速。在太空中，熱輻射表面點(diǎn)的方向是一個(gè)值得注意的問(wèn)題。

先驅(qū)者10號(hào)，是1972年3月2日發(fā)射的，1973年12月3日接近木星，1983年6月13日越過(guò)海王星軌道，1986年10月通過(guò)冥王星軌道，逐漸遠(yuǎn)離太陽(yáng)系了，先驅(qū)者10號(hào)正以每年2.6個(gè)天文距離的速度飛離太陽(yáng)系最終目標(biāo)是畢宿五（距地65光年），2003年，10號(hào)音訊全無(wú)，NASA放棄追蹤了，先驅(qū)者10號(hào)飛行方向朝著銀河系外圍飛去，先驅(qū)者11號(hào)朝向銀河系中心方向飛去。