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这个探测器的总重量大概是2.2吨。轨道器采用了自旋稳定。也就是说探测器本身每分钟转3.5圈，用陀螺效应来保证自己的姿态稳定。但是，这个探测器很特殊，上半身旋转，下半身不转，因为下半身装着相机等等探测器一起，要是跟着一起打转转，那就没办法拍照了。这个探测器装了个CCD摄像机，清晰度比“旅行者”探测器的高20～1000倍，可分辨出木星卫星表面30～50米范围的细节。还装了红外线和紫外线的光谱仪。整个探测器的CPU是个8位的芯片，计算能力跟任天堂的红白机性能差不多。内存也只有16K。但是性能已经够用了。

当然，既然是自旋稳定，也就无法安装大面积的太阳能电池板，多新鲜啊，装了那不成电扇啦。只能用同位素电池，所以这个探测器也得用一根细长的杆子把核电池伸得远远的，就是怕微量核辐射干扰到了本机的其他仪器。核电池可以提供480瓦的电力。

探测器上有个非常大的伞形天线，就是一张倒开的伞，形成一个反射无线电信号的反射面。折叠起来可以减小尺寸。另外还有一个低增益天线，通信速度很慢，但是方向性不强，不需要特别对准地球。

大气探测器是艾姆斯研究中心研发的，这东西是个锥体。里边装的是大气传感器，可以探测木星大气层基本参数，比如气压、温度，成份等等一系列数据。探测器的外壳很厚，主要是为了隔热抗压。整个探测器重量达到339公斤，壳子就有220公斤重。这个东西最终会被扔进木星大气，最后被高温高压给破坏。所有数据会从两个频段，以128bit的速度通过轨道器中转，发送回地球。

1988年的7月7号，福波斯1号从哈萨克斯坦的拜科努尔发射升空，12号福波斯2号发射，这两枚探测器一前一后，直奔火星去了。

拉沃契金的工程师们终于可以回家睡个好觉了。地面测控人员是另外一批人，他们还在坚守岗位。16号和21号，这两颗探测器分别进行了轨道修正，完成的很顺利。

苏联的测控站分布在克里米亚、远东乌苏里斯克、还有乌兹别克的苏法射电天文台。他们拥有好几个口径70米的射电望远镜天线，无奈苏联地理位置不好，纬度太高，这一点不如美国人的测控网络，不过对于科学探索，大家还是可以通力合作的，美国人也参与了测控活动。苏联的测控人员本来是在克里米亚，后来移交给了莫斯科的测控中心。

这两枚探测器在路上也没闲着，它们俩都对太阳辐射进行了研究。首先是在X射线波段、紫外波段和可见光波段对太阳光谱进行研究。获取了太阳色球层和日冕层的三维立体结构。确定了太阳风的粒子成分。还研究了来自宇宙深处的伽马射线暴。这两颗探测器还成功的探测到了太阳的日震……

当然啦。苏联人把火卫一定为目标也是有多种考虑的。火卫一和火卫二都已经被火星的引力潮汐锁定，也就是说基本上只有一个面朝向火星。但是，火卫一并不是老老实实像照镜子一样脸对着火星，而是在不断的摇头晃脑，这种现象叫“天平动”。

其实我们的月球也有天平动。其中有几个因素，首先，月球的自转轴和轨道面不垂直。所以，有的时候月球是抬着头面对我们，有时候是低头面对我们，总在上下点头，这叫纬度天平动。另外，月球的自转是匀速的，但是月球的公转不是匀速的，这两个速度差导致月球总在摇头，这叫经度天平动。点头和摇头以不同的周期结合起来，那就是绕八字了。这两种天平动都是视觉效果。但是物理天平动就不一样了，那是月球真的在晃动。只是月球很圆，受力很均匀，这种晃动极其微弱。

但是，对火卫一福波斯来讲，这家伙是个歪瓜裂枣，它形状不规则。所以，福波斯几乎拥有太阳系之中最大幅度的天平动。这家伙是真的在摇头晃脑，不是视觉现象。摇头晃脑意味着什么呢？可以利用这一点来测量福波斯的质量分布，你不是想知道福波斯是不是空心的吗？这不就知道了嘛。

就在1990年的2月14号情人节这一天，旅行者1号开始执行这个复杂的拍摄任务。你想啊，虽然旅行者1号的相机没有被关闭，但是，也是很多年不用了，为了这次拍摄，相机启动预热了足足3个小时。拍摄全家福应该是用广角相机，然后用长焦对着每个天体拍摄特写。然后把广角照片拉大，把特写贴到对应的行星位置。既能保证视野的宽广，也能保证行星的清晰度。这两台相机前前后后要拍60多张照片，然后发回地球做拼接。我们现在熟知的那张著名的暗淡的蓝点，就是其中的一张特写照片。

现在旅行者1号已经非常遥远，拍摄这些行星需要长时间的曝光才能获得可接受的图像质量。同时，随着距离的增加，通信能力也会减弱，限制了成像系统可以使用的数量亮。拍摄的照片太大，回传速度太慢也不行，需要权衡考虑。

在拍完这套全家福之后，旅行者1号的相机就彻底休息了，以后再也用不上了，反正未来的任务也不可能接近任何已知的重要天体了，其他的仪器还要继续长时间工作，所以不论是电力也好，计算能力也好，都要留给其他的仪器了。

拍摄完的这些照片数据最初存储在机载磁带里。由于深空探测网络的主要工作被分配给了麦哲伦号和伽利略号任务，只能分出一小部分时间对准旅行者1号，所以只能等到分配给旅行者号项目的时间段，才能开始发送数据。而且距离远，数据传输极慢，在1990年3月至5月期间，旅行者1号将60帧图像传回地球，前后花了两个月时间。

发送回的照片都是各个波段的单色图像。要拍摄彩色照片，需要用蓝色、绿色、紫色三张照片来叠加。有人奇怪，怎么不是RGB啊，红色去哪儿了？紫色就是蓝色与红色的叠加，所以紫色减去蓝色，就是红色。

这三张照片的曝光时间是0.72秒、0.48秒和0.72秒。《暗淡的蓝点》这张著名的照片，就是这么拼出来的。2020年，也就是全家福拍摄30周年的时候，NASA又发布了用最新技术重新拼接的照片，颜色做了校正，而且噪音也少了很多。这张照片叫做《重访暗淡蓝点》。

1977年，科学家们用柯伊伯机载天文台观测到了天王星遮挡一颗普通恒星的过程。柯伊伯机载天文台就是利用C141运输机改装的一个飞行天文台。本来科学家们是打算用天王星挡住一颗普通恒星的机会来研究天王星大气层。但是最后在记录的观测数据上发现了蹊跷。在天王星遮挡恒星之前，先来了几个脉冲，等到天王星遮挡结束，已经离开以后，又记录到几个脉冲。仔细提看，这两组脉冲还是对称的。

这个现象说明什么呢？那就是天王星存在光环。掩星的时候光环也参与了遮挡的过程，才会产生一前一后两组脉冲。只是这个光环太暗弱了，难以观测。你不可能用望远镜直接看见。科学家们从这些微弱的信号里前后找到了天王星的9条光环。这些光环被旅行者2号拍摄到了，而且还有得多。旅行者2号发现了两条新环，天王星的光环增加到了11条。此后，从哈勃望远镜拍摄的照片里又找到了新光环，天王星至少有20条光环。这些光环主要由冰和石块组成，比较窄，跟土星哪个宽大明亮的环形成了鲜明对比。土星的光环之中全是冰颗粒，反光率高。而且时不时冰颗粒就互相磕碰一下，表面的脏东西都掉下去了，所以土星环始终保持高反射率……

旅行者1号别看晚出发，但是速度更快，1977年的12月份就已经到达小行星带。然后呢，就超过了旅行者2号，1号比2号更早到达木星。1978年4月份，旅行者1号就开始执行木星成像任务，其实这时候探测器距离木星还很远。基本上也看不清什么。一直到1979年的1月份，才传回了木星的高清大图，旅行者号的相机可比先驱者号强多了。通过对照片的解读，发现今年的木星比前几年先驱者号拜访的时候更加动荡。说白了就是大气层里的旋涡更多呗。

旅行者号还给木星拍了个延时摄影，每隔96秒就拍一张，一共拍了100个小时，基本上是把木星自转给拍了10遍。木星是个流体组成的球，赤道上自转的速度和两极还不太一样。平均下来，10个小时就转一圈。这么大的一个球，又不是一个硬邦邦的刚体，比地球自转还要快一倍多。所以整个木星都被甩扁了，肉眼可见是个椭圆。赤道半径远比极半径要大得多。

1979年的10月份，旅行者1号飞进了木星的卫星系统。发现木星也有一个非常稀薄的光环。这光环主要是由尘埃构成的，因此不那么亮。土星环为啥那么亮呢？因为土星环是小冰颗粒组成的，冰颗粒不就雪嘛，那反光度能不高吗？尘埃可没那么亮。因此一直到旅行者1号探测器飞近了，才探测到原来木星还有这么一条非常暗弱的尘环。估计这个环是撞击造成了尘埃飞溅，最后绕着木星散布成了一个圈。到底是谁跟谁撞了，那就不好说了。

我最近的外出讲座实在是有点儿多，这个周末有上图东馆的一场讲座，所以周末固定节目就没有时间准备了。那就只能顺延到下个礼拜。这个礼拜我就只能请假了。

当然啦，上海的小伙伴们，有时间可以下午三点半到上图东馆来听我分享阿什老师的新书漫画相对论，欢迎大家来捧场。

好啦，就说这么多啦，我们下次再见。

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海盗1号是在1975年8月20号发射升空的，海盗2号是在9月9号。为了指挥和控制海盗号，美国航宇局除动用了国内6座直径26米的跟踪天线外，还动用了设置在国内外的3座直径64米的超大型天线，有800多人参与了这次行动。

经过10个月的长途跋涉，海盗1号在1976年6月19日进入环绕火星的轨道。眼看着就快到美国独立200周年大庆的时间了。但是，地面测控人员发现过去选取的那个着陆地点不太理想。那几条峡谷的交汇处，似乎不太合适。硬要降落下去，万一栽了，那可就不是给美国独立200周年献礼啦，而是添堵嘛。不行，这事儿要慎重，所以，探测器在轨道上又多转了半个月，最终选定了克里斯平原上的另外一块地方。

就在1976年的7月20号这天，海盗1号释放了着陆器，一头冲进了火星的大气层，在6.4千米的高度上打开了直径18米的巨型降落伞，抛掉了防热大底，晃晃悠悠的在天上飘了10分钟，然后启动反推火箭，扔掉降落伞，轻柔的落在了克里斯平原上。接下来嘛，加州帕萨迪诺的科学家们就沸腾了。他们为这个巨大的成功尽情地欢呼和拥抱。这些行为日后都会成为常规操作……

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结合上次我们讲到的内容。金星由于某种原因，导致旋转极其缓慢，所以，内部很难产生磁场，这一点是对金星最不利的因素了。第二个不利因素就是没有板块的运动，这一点也很重要。这两条几乎是就是最致命的因素了。更倒霉的是，金星上火山还特别多。

首先是没有磁场，导致太阳风高能粒子可以长驱直入。金星早期的成分和早期的地球也是差不多的，也是有水的。高层大气之中的水蒸气在紫外线照射之下会分解成氢原子和氧原子，氢原子的质量太小了，遇上高能带电粒子砸过来，基本上就跟打保龄球差不多，氢原子会被加速到逃逸速度，脱离金星的引力，逸散到太空里。

现在金星大气之中还有极微量的氢，主要是氢元素的同位素氘，金星大气之中的氢氘比要比地球高了150倍。氘原子核因为多带了一个中子，比较重，不太容易被砸跑。因此，久而久之，氢和氘的比例就会越来越悬殊。从这一点也能大致推断出氢元素是从什么时候开始逸散的。

氢跑了，氧缺了氢，也无法组成水了。氧气很活泼，很容易就和其他物质组成化合物。火山在不断地爆发，带来了大量的二氧化碳，二氧化硫，还有一部分水，但是水的补充两始终赶不上逸散的量。所以，金星上的水也就越来越少了。

缺了水，麻烦就更大了。二氧化碳无法溶解在水里，无法被吸收。所谓的岩石风化吸收二氧化碳，就是硅酸盐变成碳酸盐的过程，这样的话，二氧化碳就被吸收固定成了石头。空气中的二氧化碳就少了，但是这个过程离不开水帮忙，二氧化碳不溶解在水里，形成不了碳酸。其实板块运动也是一个回收碳元素的过程，碳酸盐被板块带到了地下深处。不知道再过多少年，才能有出头之日。

就这么年复一年，日复一日的恶性循环，金星上的二氧化碳在大气之中不断的积累直到完全热失控为止。金星也变成了一颗地狱一般的行星……

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这个探测器是以18度的角度小角度擦进了金星大气层，降落伞在65公里的高度展开，探测器的保护罩也被扔掉了，下一步就要展开浮空气球了。先抛出一个小降落伞，用这个小降落伞把气球拉出来，在54公里的高空开始充气。然后充气装置和小降落伞就被扔掉了。等到了50公里的高度上，着陆器和气球也分离了。着陆器还有自己的工作要去做，气球展开以后，通过扔掉配重来调节升降，最后稳定在了50公里的高空，这里气温32摄氏度，压力大概是半个地球大气压。气球可以在空中飘荡几十个小时。

这也是人类的一个创举，人类第一次在另外一颗行星上上释放了航空器。当然啦，这也是金星特有的条件，在火星上气球是绝对飞不起来的。这两个气球，一个测出来风速的69米/秒，一个测出来是66米/秒，无论是哪个数字，都比地球上的17级大风还要大。高层大气的湍流也远比预计的要严重多了……

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