“旅行者 2 号”对天王星的发现

1986 年，对美国的航天事业来说，是灾难性的一年，包括“挑战者号”航天飞机在内的许多航天器的发射均告失败，给人类太空事业的未来蒙上了一层久久不能消散的阴云，然而，“旅行者 2 号”对天王星的探测获得的巨大成功，却与前面的失败形成了鲜明的对比。人类对自然界的探索正是在失败的悲痛与成功的喜悦中勇敢地往前走。

20 世纪 70 年代末，美国宇航局利用一次几百年一遇的罕见的行星排列机会“二箭四雕”，发射了“旅行者 1 号”、“旅行者 2 号”两颗外行星探测器。“旅行者 1 号”在飞过木星和土星后，完成了自己的绝大部分使命。而“旅行者 2 号”，则利用土星的引力，改变航向并加速飞往天王星，然后再飞往海王星。为此，设在南加州的帕萨迪纳美国宇航局喷气推进实验室的科学家，克服了许多困难。可以说，科学家们通过遥控技术，重新“组装”了一台探测器，调整了包括摄像机、动力系统和控制计算机，还有通信装置在内的大部分机载设备，并启动了设在美国、西班牙、澳大利亚的射电望远镜收发信号，这本身就是一个奇迹。1986 年 1 月，“旅行者 2 号”飞到了天王星，在会合的 24 小时内探测器收集的资料，是自天王星发现以来人类获得 

的有关天王星的资料的好几倍。在此之前，我们仅知道，它是太阳系的第 7 颗行星，距太阳 29 亿公里，直径 48000 公里，主要由气体组成，自转轴倾倒于公转轨道面上，并且有 6 颗卫星。1977 年发现了围绕天王星的几个光环。而现在，我们发现了天王星的 10 颗新卫星，新的环带和其他许许多多令我们惊奇的东西。首先，旅行者对天王星的近距离观测，显示天王星与地面观测相同，是淡蓝色的，这与木星和其他许许多多令我们惊奇的观测相同，是淡蓝色的，这与木星和土星是非常不同的，只是在其南极区略红一些，这是由于天王星大气的光化学烟雾效应造成的。另外，发现在天王星大气中各处的温度大致相同，为零下 208℃，而在纬度 30°的地方有一个神秘的冷圈，这使科学家们大为迷惑，他们原以为天王星的赤道应比极区冷 8℃。因为，决定其气象过程的温度梯度应与“直立”行星相反。有关天王星大气的照片，经过电子处理，科学家们找到了 4 块云，并考察了它的流动速度，云的跟踪表明，天王星上的风全都沿着行星旋转方向流动，风速为 161 公里/小时，这明显违反大气中的一个基本定律——热风方程。

当行星的极区比赤道冷时，与行星旋转方向相通的正向风随高度的增加而加快。在天王星上，极区应比赤道热，风应当是反向即风的流速应比行星的旋转速度低，而这种情况并未发生，天王星上各处温度又几乎相同，所以，科学家们不得不重新构造天王星的大气模型。天王星的磁场观测显示，磁轴的取向与其自转有很大的夹角，大约为 60℃左右，这与太阳系中人类已经探测过的行星是不同的。科学家们猜想，可能是天王星的卫星和磁层的相互作用导致了天王星磁轴“奇怪”的取向。磁场非常重要，因为要想了解掩藏在天王星云雾之下的天王星非气体部分的情况，磁场是唯一可以利用的信息。科学家们测定了天王星的自转周期，大约为 17.3 小时。

另外，对天王星卫星的探测也取得了许多重要的数据。最初收到的信号清楚地显示出了许多火山口。从天卫四往内，卫星离天王星越近，地质活动就越强烈；天卫三上有一条长长的沟槽；天卫一上则有很多仿佛刚结霜的浅色带状区域；而在天卫五上有奇特的明亮特征，形状与火山相似。只有在天卫二上没有地质活动的迹象，它一直保持着漆黑和呆滞的样子。后来，在发回的卫星拼图中，科学家们得以更仔细地研究天王星的卫星。天卫五好像流行歌曲的精华集，而不是专集，它集中了几乎太阳系中所有的地质特征！长长峡谷仿佛火星表面的大峡谷，一排排沟槽与木卫三表面相似，下陷的岩石又像水星压力断层，但最突出的 3 种特征以前从未见过，在卫星的边缘上有一系列的暗线，看起来仿佛是从侧面观看一堆薄饼，在其右侧有一个山形结构，它被狭长曲折的同心裂缝包围。更往右边，接近卫星的日照一侧的边缘，有一系列互相平行的沟槽，在一端一起垂直地拐弯，仿佛长方形赛马场。沿赛马场的一侧，有一个深深的狭谷，显露出高达数公里的一排悬崖峭壁。实际上，“旅行者 2 号”对天卫五提出的问题比其揭示的问题要多得多。有关天王星环的探测也获得了重大的收获。