先驅(qū)者11號(hào)是第一個(gè)近距離探測(cè)土星的探測(cè)器，也是第一個(gè)成功觀(guān)測(cè)木星南北極的探測(cè)器。它上承先驅(qū)者10號(hào)，下啟旅行者2號(hào)。它的成功使人類(lèi)探索“外行星”（木星、土星、天王星與海王星）的腳步又大大地向前邁了一步，也為此后執(zhí)行任務(wù)的一些外行星探測(cè)器積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。特別是，它為旅行者2號(hào)檢查了預(yù)定路線(xiàn)的安全性，為后者成功探測(cè)天王星與海王星鋪平了道路，從而為人類(lèi)實(shí)現(xiàn)“行星壯游”的壯舉起到不可替代的重要作用。

(資料圖)

撰文 | 王善欽

先驅(qū)者10號(hào)（Pioneer 10）的成功不僅實(shí)現(xiàn)了人類(lèi)近距離探測(cè)木星的夢(mèng)想，大大增強(qiáng)了人類(lèi)對(duì)外行星探測(cè)的信心，也使它的姐妹探測(cè)器——先驅(qū)者11號(hào)（Pioneer 11）——從備件模式切換到獨(dú)立探測(cè)器模式。

NASA的艾姆斯（Ames）研究中心（ARC）的先驅(qū)者號(hào)團(tuán)隊(duì)正式啟動(dòng)先驅(qū)者11號(hào)探測(cè)土星的計(jì)劃。這個(gè)計(jì)劃的具體步驟是：先驅(qū)者11號(hào)先探訪(fǎng)木星，然后借助木星的引力彈弓效應(yīng)實(shí)現(xiàn)加速、變軌，再直奔土星，實(shí)現(xiàn)土星探測(cè)的破冰之旅。

大同小異：先驅(qū)者11號(hào)的結(jié)構(gòu)

先驅(qū)者11號(hào)與先驅(qū)者10號(hào)的結(jié)構(gòu)完全一樣，都有提供電能的核電池、維持通信與用以傳輸數(shù)據(jù)的天線(xiàn)系統(tǒng)、用于探測(cè)的重要儀器與用于定位導(dǎo)航的系統(tǒng)。

先驅(qū)者11號(hào)攜帶的儀器與先驅(qū)者10號(hào)基本相同（如下圖）**[1]**但是，先驅(qū)者11號(hào)比先驅(qū)者10號(hào)多一個(gè)儀器：磁通門(mén)磁強(qiáng)計(jì)（Fluxgate Magnetometer）。增加的這個(gè)儀器使它比先驅(qū)者10號(hào)重0.5千克，因此它的總質(zhì)量為258.5千克。

先驅(qū)者11號(hào)（也是先驅(qū)者10號(hào)）的結(jié)構(gòu)圖。主天線(xiàn)（高增益天線(xiàn)）中間未被標(biāo)注的是中增益天線(xiàn)。圖片來(lái)源：NASA，Vectors by Mysid；圖片文字翻譯：王善欽

此外，由于發(fā)射時(shí)間晚了一年多，先驅(qū)者11號(hào)上面的儀器——特別是探測(cè)磁場(chǎng)與輻射的相關(guān)儀器——得到一定程度的改進(jìn)。先驅(qū)者11號(hào)的推進(jìn)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、核電池系統(tǒng)也與先驅(qū)者10號(hào)的完全相同。

1973年4月6日02:11:00（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，下同），先驅(qū)者11號(hào)搭載擎天神-半人馬（Atlas-Centaur）火箭升空。將它送上天的火箭搭配固體發(fā)動(dòng)機(jī)，以讓探測(cè)器獲得更高的速度。此時(shí)，大約13個(gè)月前升空的先驅(qū)者10號(hào)已經(jīng)離開(kāi)小行星帶，正在前往木星的路上，但尚未開(kāi)始探測(cè)木星。

先驅(qū)者11號(hào)搭載火箭升空。圖片來(lái)源：NASA Marshall Space Flight Center (NASA-MSFC)

1974年3月中旬，先驅(qū)者11號(hào)安全穿過(guò)了小行星帶。1973年4月11日，先驅(qū)者11號(hào)進(jìn)行了一次軌道修正。

一次關(guān)鍵的變軌

1974年1月1日，先驅(qū)者10號(hào)成功結(jié)束了木星探測(cè)任務(wù)。先驅(qū)者11號(hào)不再作為先驅(qū)者10號(hào)的備件，轉(zhuǎn)而執(zhí)行探測(cè)土星的方案。但它依然要先飛掠木星，從而借助木星引力彈弓效應(yīng)變軌并加速。

在確認(rèn)先驅(qū)者10號(hào)大獲成功之后，旅行者號(hào)團(tuán)隊(duì)希望先驅(qū)者11號(hào)能以更近的距離靠近木星，為將來(lái)旅行者號(hào)飛掠木星探路。

更近的路線(xiàn)意味著更大的風(fēng)險(xiǎn)，因此先驅(qū)者號(hào)團(tuán)隊(duì)中的部分成員反對(duì)這個(gè)建議。但在權(quán)衡利弊后，先驅(qū)者號(hào)團(tuán)隊(duì)最終還是同意了這個(gè)建議，畢竟更近距離不僅意味著風(fēng)險(xiǎn)，也意味著巨大的收益：可以獲得木星的高清圖像。

1974年4月26日，先驅(qū)者號(hào)團(tuán)隊(duì)發(fā)出指令，修正先驅(qū)者11號(hào)的軌道，從而實(shí)現(xiàn)三個(gè)目標(biāo)。

首先，先驅(qū)者11號(hào)將比先驅(qū)者10號(hào)更接近木星，可以進(jìn)行更高清晰度的觀(guān)測(cè)。

其次，先驅(qū)者11號(hào)的軌道面與木星赤道面將有52度的夾角。這帶來(lái)了兩個(gè)好處：（1）它在進(jìn)入木星系統(tǒng)時(shí)可以觀(guān)測(cè)木星的南北極區(qū)域。（2）它可以盡量減少先驅(qū)者11號(hào)受到的木星輻射劑量——此前先驅(qū)者10號(hào)的探測(cè)表明木星的磁場(chǎng)是圍繞木星赤道面的環(huán)向磁場(chǎng)，沿著這樣的軌道飛行，可以盡量縮短木星磁場(chǎng)與輻射影響儀器的持續(xù)時(shí)間。

第三，修正后的軌道將以逆行的方式飛掠木星，即它前進(jìn)路線(xiàn)的方向與木星自轉(zhuǎn)的方向相反。這使它可以在短時(shí)間內(nèi)看到木星更多表面并更好地測(cè)量木星磁場(chǎng)。

探測(cè)木星系統(tǒng)

1974年11月7日，先驅(qū)者11號(hào)進(jìn)行了一次變軌，開(kāi)始進(jìn)入木星系統(tǒng)。11月25日03:39，先驅(qū)者11號(hào)穿過(guò)木星的弓形激波。接下來(lái)，先驅(qū)者11號(hào)開(kāi)始飛掠木星及其衛(wèi)星。

先驅(qū)者11號(hào)和先驅(qū)者10號(hào)飛掠木星系統(tǒng)（木星及其衛(wèi)星）的路線(xiàn)圖（木星系統(tǒng)軌道平面俯視圖）?？梢钥闯?，先驅(qū)者11號(hào)與先驅(qū)者10號(hào)繞木星路線(xiàn)的方向是相反的。圖片來(lái)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(qū)者11號(hào)先后飛掠木衛(wèi)四（距離78.65萬(wàn)千米）與木衛(wèi)三（距離69.23萬(wàn)千米）；12月3日，先驅(qū)者11號(hào)先后飛掠木衛(wèi)一（距離31.4萬(wàn)千米）與木衛(wèi)二（距離58.67萬(wàn)千米）。[2]相比先驅(qū)者10號(hào)，先驅(qū)者11號(hào)飛掠木星的四顆衛(wèi)星時(shí)的距離有近有遠(yuǎn)。、

1974年12月2日，先驅(qū)者11號(hào)在75.6萬(wàn)千米遠(yuǎn)處拍攝到半月形的木衛(wèi)一。圖片來(lái)源：NASA/Ames

1973年與1974年，先驅(qū)者10號(hào)與先驅(qū)者11號(hào)拍攝的木星四顆“伽利略衛(wèi)星”的圖像，從左到右分別為木衛(wèi)一（Io）、木衛(wèi)二（Europa）、木衛(wèi)三（Ganymede）與木衛(wèi)四（Callisto）。其中木衛(wèi)一的圖像由先驅(qū)者11號(hào)獲得。圖片來(lái)源：

https://history.nasa.gov/SP-349/p180.htm

1974年12月3日5:02，先驅(qū)者11號(hào)從木星后面（相對(duì)地球的視線(xiàn)）經(jīng)過(guò)，19分鐘后，先驅(qū)者11號(hào)到達(dá)木星近點(diǎn)，此時(shí)它距離木星云頂4.2828萬(wàn)千米。作為對(duì)比，先驅(qū)者10號(hào)木星近點(diǎn)與木星云頂?shù)木嚯x是13.2萬(wàn)千米。因此，先驅(qū)者11號(hào)遠(yuǎn)比先驅(qū)者10號(hào)更靠近木星，僅為后者距離的1/3，這使得它可以得到遠(yuǎn)比后者更清晰的木星圖像。

先驅(qū)者11號(hào)拍攝到木星大紅斑的清晰圖像，當(dāng)時(shí)先驅(qū)者11號(hào)在木星南緯31度上空、距離木星54.5萬(wàn)千米。圖片來(lái)源：NASA

在達(dá)到木星近點(diǎn)前，先驅(qū)者11號(hào)的速度達(dá)到了47.5千米每秒，成為截至當(dāng)時(shí)為止最快的人造天體。

與先驅(qū)者10號(hào)一樣，先驅(qū)者11號(hào)上面沒(méi)有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，它只能在獲得數(shù)據(jù)的同時(shí)立即發(fā)送數(shù)據(jù)，所以，在它進(jìn)入木星后面時(shí)，它拍攝的任何數(shù)據(jù)都無(wú)法被傳送到地球。

1974年12月3日5:44，先驅(qū)者11號(hào)從木星后面出來(lái)，開(kāi)始重新發(fā)送獲得的數(shù)據(jù)。緊接著，它高速飛向木星北極區(qū)域上空。12月3日09:27，先驅(qū)者11號(hào)拍攝到木星的北極區(qū)域，當(dāng)時(shí)它距離木星43.5萬(wàn)千米。這是人類(lèi)第一次看到木星的極區(qū)。

在先驅(qū)者11號(hào)拍攝的木星北極區(qū)域的圖像中，清晰度達(dá)到152千米每像素。[3]此前，天文學(xué)家猜測(cè)木星兩極區(qū)域的大氣比赤道區(qū)域的大氣更透明一些，觀(guān)測(cè)其南北極區(qū)域可以更深入地觀(guān)測(cè)大氣內(nèi)部。

先驅(qū)者11號(hào)拍攝的包括木星北極區(qū)域在內(nèi)的圖像。圖片來(lái)源：NASA

由于速度比先驅(qū)者10號(hào)更高，且軌道面與木星赤道面存在較大夾角，它在飛掠木星的過(guò)程中受到木星環(huán)形輻射帶的傷害小于先驅(qū)者10號(hào)受到的傷害。

1974年12月3日，先驅(qū)者11號(hào)飛掠木衛(wèi)五（距離12.75萬(wàn)千米），確定了它的質(zhì)量。此前先驅(qū)者10號(hào)沒(méi)有飛掠它。

1975年1月1日，先驅(qū)者11號(hào)停止對(duì)木星的探測(cè)。在探測(cè)木星系統(tǒng)期間，先驅(qū)者11號(hào)發(fā)回木星及其衛(wèi)星的幾百?gòu)堈掌?，?duì)木星進(jìn)行了紅外測(cè)量，并獲取了磁場(chǎng)與帶電粒子的數(shù)據(jù)。

飛向土星：爭(zhēng)論、妥協(xié)與犧牲

由于木星的巨大引力的作用，先驅(qū)者11號(hào)的軌道發(fā)生大角度的偏折。此后，先驅(qū)者號(hào)團(tuán)隊(duì)發(fā)出指令，讓它在1976年5月26日和1978年7月13日先后實(shí)現(xiàn)兩次變軌，進(jìn)一步修正了它的軌道，使其飛向軌道另外一側(cè)的土星。

先驅(qū)者11號(hào)拍攝的運(yùn)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)，在木星引力作用下，軌道發(fā)生明顯變化，此后探測(cè)器自身噴發(fā)出推進(jìn)劑，實(shí)現(xiàn)變軌，飛向土星，并在1979年9月經(jīng)過(guò)飛掠土星系統(tǒng)，然后離開(kāi)太陽(yáng)系。圖片來(lái)源：NASA；圖片文字翻譯：王善欽

當(dāng)時(shí)，旅行者號(hào)項(xiàng)目已在此前被批準(zhǔn)，相關(guān)的團(tuán)隊(duì)也已經(jīng)成立并確定了此后的計(jì)劃：旅行者1號(hào)將繼續(xù)探測(cè)木星系統(tǒng)與土星系統(tǒng)，以獲得更清晰的圖像；旅行者2號(hào)將執(zhí)行旅行者1號(hào)的任務(wù)（如果旅行者1號(hào)失?。蛱綔y(cè)木星、土星、天王星與海王星（如果旅行者1號(hào)成功）。

旅行者2號(hào)飛向天王星的一個(gè)關(guān)鍵步驟是：通過(guò)土星的A環(huán)，借助土星的引力彈弓效應(yīng)完成變軌與加速。為確保安全，旅行者號(hào)團(tuán)隊(duì)建議先驅(qū)者11號(hào)先經(jīng)過(guò)土星A環(huán)，以確定A環(huán)中的顆粒是否會(huì)損害探測(cè)器。經(jīng)過(guò)討論，先驅(qū)者號(hào)團(tuán)隊(duì)同意了這個(gè)方案。

然而，兩個(gè)團(tuán)隊(duì)在探測(cè)器經(jīng)過(guò)土星A環(huán)之后的路線(xiàn)選擇方面卻出現(xiàn)了分歧：先驅(qū)者號(hào)團(tuán)隊(duì)想讓先驅(qū)者11號(hào)向土星內(nèi)環(huán)方向前進(jìn)，直接探測(cè)土星內(nèi)環(huán)，并確定此前還處于爭(zhēng)議狀態(tài)的D環(huán)是否存在。旅行者團(tuán)隊(duì)則要求先驅(qū)者11號(hào)朝土星外環(huán)方向前進(jìn)，穿過(guò)土星的E環(huán)，再離開(kāi)土星系統(tǒng)，以確定將來(lái)旅行者2號(hào)的探測(cè)器通過(guò)這條路線(xiàn)時(shí)是否會(huì)受到土星外環(huán)粒子的傷害。

先驅(qū)者號(hào)團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，如果先驅(qū)者11號(hào)走旅行者號(hào)團(tuán)隊(duì)給定的路線(xiàn)，它與土星的距離將會(huì)越來(lái)越遠(yuǎn)，得不到天文學(xué)家感興趣的更高清的觀(guān)測(cè)，更無(wú)法直接探測(cè)土星內(nèi)環(huán)。旅行者號(hào)團(tuán)隊(duì)也堅(jiān)持自己的建議：如果先驅(qū)者11號(hào)不走這條路線(xiàn)，旅行者2號(hào)也不冒險(xiǎn)走這條路線(xiàn)，天王星和海王星的觀(guān)測(cè)也無(wú)從談起。

兩邊反復(fù)爭(zhēng)論，都無(wú)法說(shuō)服對(duì)方。事情鬧到了兩個(gè)團(tuán)隊(duì)共同的上級(jí)部門(mén)——NASA總部。NASA總部同意了旅行者號(hào)團(tuán)隊(duì)的建議，因?yàn)檫@樣的路線(xiàn)雖然犧牲了對(duì)土星內(nèi)環(huán)的觀(guān)測(cè)以及對(duì)土星自身的更近距離觀(guān)測(cè)，但為了能夠讓旅行者2號(hào)探測(cè)天王星與海王星，這個(gè)犧牲是值得的。

在NASA行星科學(xué)部門(mén)的負(fù)責(zé)人宣布這個(gè)決定時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)的先驅(qū)者號(hào)團(tuán)隊(duì)的成員發(fā)出一片噓聲，表示抗議。盡管如此，先驅(qū)者號(hào)團(tuán)隊(duì)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(qū)者11號(hào)開(kāi)始觀(guān)測(cè)土星。此時(shí)，旅行者1號(hào)與旅行者2號(hào)也已先后結(jié)束對(duì)木星的探測(cè)，正朝著土星飛來(lái)。

1979年8月26日，先驅(qū)者11號(hào)拍攝的土星、土星環(huán)與土衛(wèi)五（土星右下的白點(diǎn)）。圖片來(lái)源：NASA

1979年8月29日，先驅(qū)者11號(hào)進(jìn)入土星系統(tǒng)，先后飛掠土衛(wèi)八（距離103.2535萬(wàn)千米）與土衛(wèi)九（距離1371.3574萬(wàn)千米）。[2]

1979年8月31日，先驅(qū)者11號(hào)飛掠土衛(wèi)七（距離66.6153萬(wàn)千米）。[2]同日，它在距離土星150萬(wàn)千米處探測(cè)到了土星的弓形激波，從而首次用觀(guān)測(cè)證明土星存在磁場(chǎng)。[1]

1979年9月1日，先驅(qū)者11號(hào)先后飛掠土衛(wèi)十一（距離6676千米）、土衛(wèi)十五（距離4.596萬(wàn)千米）、土衛(wèi)四（距離29.1556萬(wàn)千米）與土衛(wèi)一（距離10.4263萬(wàn)千米），[2]并穿過(guò)土星外環(huán)之外的平面，接近A環(huán)。當(dāng)天16:29:34，先驅(qū)者11號(hào)到達(dá)土星近點(diǎn)，此時(shí)它距離土星云頂2.0591萬(wàn)千米，速度達(dá)到31.7千米每秒。

在接近與離開(kāi)土星的過(guò)程中，先驅(qū)者11號(hào)拍攝了440張土星系統(tǒng)的照片，其中約20張的分辨率達(dá)到90千米每像素。[1]在此期間，它還發(fā)現(xiàn)了土星的F環(huán)與兩顆新衛(wèi)星。

飛掠土星后，先驅(qū)者11號(hào)又在同一天先后飛掠土衛(wèi)十（距離22.8988萬(wàn)千米）、土衛(wèi)三（距離32.9197萬(wàn)千米）、土衛(wèi)二（距離22.2027萬(wàn)千米）、土衛(wèi)十四（距離10.9916萬(wàn)千米）與土衛(wèi)五（距離34.5303萬(wàn)千米）。[2]

1979年9月1日，先驅(qū)者11號(hào)拍攝的土星與土星環(huán)的一部分。圖片來(lái)源：NASA

1979年9月2日，先驅(qū)者11號(hào)飛掠土衛(wèi)六（距離36.2962萬(wàn)千米）。它拍攝的土衛(wèi)六照片的分辨率最高達(dá)到179千米每像素。這些圖像表明土衛(wèi)六是一個(gè)沒(méi)有表面大氣特征的橙黃色衛(wèi)星。根據(jù)不同波段的圖像，天文學(xué)家測(cè)出土衛(wèi)六的直徑為5690或5760千米。數(shù)據(jù)還表明，土衛(wèi)六云層頂端的溫度約為75K（零下198攝氏度）。[4]

1979年9月2日，先驅(qū)者11號(hào)在36萬(wàn)千米距離拍攝的土衛(wèi)六。圖片來(lái)源：NASA

在飛掠土星期間，先驅(qū)者11號(hào)的紅外輻射計(jì)測(cè)量土星上層大氣的紅外輻射，結(jié)合無(wú)線(xiàn)電掩星方法，確定了土星上層大氣的溫度、結(jié)構(gòu)等性質(zhì)。它的數(shù)據(jù)表明：土星的平均溫度約為零下180攝氏度，土星的主要成分是液態(tài)氫，因此不適合生命生存。[1]

然后，先驅(qū)者11號(hào)向土星E環(huán)方向飛馳，離開(kāi)土星。

1979年10月5日，先驅(qū)者11號(hào)結(jié)束對(duì)土星系統(tǒng)的觀(guān)測(cè)。

飛離太陽(yáng)

在土星引力的影響下，先驅(qū)者11號(hào)的軌道發(fā)生偏折。此后它朝著銀河系中心方向飛離太陽(yáng)系，開(kāi)始執(zhí)行星際任務(wù)。需要注意到是，它飛離太陽(yáng)的方向與先驅(qū)者10號(hào)飛離的方向幾乎相反。

1995年，先驅(qū)者11號(hào)無(wú)法再為它的儀器供電，NASA決定關(guān)閉它。1995年11月24日，人類(lèi)與先驅(qū)者11號(hào)徹底失去聯(lián)系。

現(xiàn)在，先驅(qū)者11號(hào)距離太陽(yáng)約111天文單位（約166億千米）?，F(xiàn)在它相對(duì)太陽(yáng)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)在盾牌座的方向運(yùn)動(dòng)。[2]它的速度也已超過(guò)第三宇宙速度，因此可以在將來(lái)脫離太陽(yáng)系。

先驅(qū)者11號(hào)也攜帶了一塊金屬牌，上面的符號(hào)與圖案與先驅(qū)者10號(hào)上面的那塊完全一樣。（詳情參見(jiàn)《探索太陽(yáng)系邊疆的先驅(qū)：先驅(qū)者10號(hào)丨行星壯游》）由于先驅(qū)者10號(hào)只飛掠了木星，而先驅(qū)者11號(hào)還飛掠了土星，二者軌道不相同。因此，先驅(qū)者11號(hào)的牌子上的路線(xiàn)圖是不精確的。不過(guò)這是個(gè)小問(wèn)題。

2019年，有人[5]用Gaia衛(wèi)星獲得的恒星位置與運(yùn)動(dòng)速度、方向的數(shù)據(jù)推斷出：約92.83萬(wàn)年后，先驅(qū)者11號(hào)將飛掠矮星TYC 992-192-1，與它最近時(shí)的距離為0.8光年。這是它未來(lái)257萬(wàn)年內(nèi)能夠遇到的最近的恒星。

插曲：從備件到復(fù)制件的先驅(qū)者H

1971年，先驅(qū)者10號(hào)與11號(hào)尚未被發(fā)射，它們的編號(hào)還是先驅(qū)者F與先驅(qū)者G。這一年，先驅(qū)者號(hào)團(tuán)隊(duì)計(jì)劃將來(lái)發(fā)射先驅(qū)者H，作為先驅(qū)者G（先驅(qū)者11號(hào)）的備件。

按照計(jì)劃，先驅(qū)者H將在1974年被發(fā)射升空，1975年7月飛掠木星，其軌道面與木星赤道面垂直，因此可以完全觀(guān)測(cè)木星的南北極。如果它成功升空，它將被改名為先驅(qū)者12號(hào)。

遺憾的是，在先驅(qū)者H被發(fā)射前，NASA總部否決了這個(gè)方案。后來(lái)，被拆下核電池的先驅(qū)者H被作為先驅(qū)者10號(hào)與11號(hào)的復(fù)制品放在博物館。

在博物館被吊著的先驅(qū)者H，它被作為先驅(qū)者10號(hào)與先驅(qū)者11號(hào)的復(fù)制件。圖片來(lái)源：CamWow

“先驅(qū)者12號(hào)”的名稱(chēng)被1978年5月20日升空的探測(cè)金星的“先驅(qū)者金星軌道器”（Pioneer Venus Orbiter）所使用，它也被稱(chēng)為“先驅(qū)者金星1號(hào)”（Pioneer Venus 1）。

先驅(qū)者11號(hào)飛掠木星時(shí)，與木星赤道面的夾角為52度，觀(guān)測(cè)到木星的南北極的部分區(qū)域，因此也算部分實(shí)現(xiàn)了先驅(qū)者H的目標(biāo)。真正實(shí)現(xiàn)先驅(qū)者H的軌道模式的是后來(lái)被發(fā)射升空的太陽(yáng)探測(cè)器尤利西斯（Ulysses）與木星探測(cè)器朱諾（Juno）。尤利西斯與太陽(yáng)赤道面的夾角達(dá)到80.2度，幾乎垂直。朱諾則與木星赤道面完全垂直（夾角為90度），屬于典型的極軌探測(cè)器。

先驅(qū)者11號(hào)的歷史貢獻(xiàn)

先驅(qū)者11號(hào)是第一顆近距離探測(cè)土星系統(tǒng)的探測(cè)器，它實(shí)現(xiàn)了人類(lèi)近距離探測(cè)土星系統(tǒng)的夢(mèng)想。

在進(jìn)入土星系統(tǒng)后，先驅(qū)者11號(hào)上面的各種儀器獲得了土星、土星環(huán)與土星衛(wèi)星的數(shù)據(jù)。它獲得的近紅外數(shù)據(jù)使天文學(xué)家可以確定土星上層大氣的溫度、結(jié)構(gòu)與土衛(wèi)六的溫度；它在可見(jiàn)光波段獲得的圖像的品質(zhì)超過(guò)了地球上當(dāng)時(shí)所有望遠(yuǎn)鏡獲得的圖像，成為天文學(xué)家研究土星系統(tǒng)細(xì)節(jié)的第一批珍貴圖像；它獲得的土星磁場(chǎng)的數(shù)據(jù)，使天文學(xué)家可以繪制土星的磁層和磁場(chǎng)分布、強(qiáng)度、方向與結(jié)構(gòu)，并確定太陽(yáng)風(fēng)粒子與土星系統(tǒng)磁場(chǎng)相互作用的細(xì)節(jié)；它的近距離觀(guān)測(cè)提供了土星環(huán)的大量細(xì)節(jié)，并幫助天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了土星環(huán)的F環(huán)；它通過(guò)飛掠，精確測(cè)定了土星與土星的一些衛(wèi)星的質(zhì)量。

此外，先驅(qū)者11號(hào)雖然不是第一個(gè)近距離探測(cè)木星系統(tǒng)的探測(cè)器，但它卻在更近的距離處獲得了木星更清晰的圖像，并首次獲得木星兩極的圖像。它對(duì)木星的探測(cè)進(jìn)一步深化了人類(lèi)對(duì)木星性質(zhì)的認(rèn)識(shí)。

為了紀(jì)念無(wú)人探索飛船在探索太陽(yáng)系內(nèi)行星與月球方面的重大貢獻(xiàn)，美國(guó)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(yáng)系當(dāng)時(shí)的“九大行星”與月球被探索的情況（當(dāng)時(shí)冥王星依然被視為行星）。在這套郵票中，木星的那一張搭配先驅(qū)者11號(hào)，而不是最早探測(cè)木星的先驅(qū)者10號(hào)，而土星、天王星與海王星都搭配旅行者2號(hào)。

筆者的個(gè)人觀(guān)點(diǎn)是：雖然先驅(qū)者11號(hào)與旅行者2號(hào)分別對(duì)木星與土星做出更清晰的觀(guān)測(cè)，但第一次成功接近并傳回?cái)?shù)據(jù)的分別是先驅(qū)者10號(hào)和11號(hào)。因此，更合理的搭配也許應(yīng)該是：木星-先驅(qū)者10號(hào)，土星-先驅(qū)者11號(hào)，天王星與海王星-旅行者2號(hào)。

1991年10月1日發(fā)行的木星與先驅(qū)者11號(hào)郵票。圖片來(lái)源：United States Postal Service

先驅(qū)者11號(hào)的成功也為此后執(zhí)行任務(wù)的旅行者1號(hào)、旅行者2號(hào)與卡西尼-惠更斯號(hào)探測(cè)器探測(cè)土星積累了第一批寶貴經(jīng)驗(yàn)，并為旅行者2號(hào)探測(cè)天王星與海王星掃清了道路。特別是，它驗(yàn)證了土星環(huán)內(nèi)部的顆粒環(huán)境，確保旅行者2號(hào)將來(lái)可以安全通過(guò)預(yù)定路線(xiàn)。

當(dāng)年先驅(qū)者號(hào)團(tuán)隊(duì)的成員一度因先驅(qū)者11號(hào)為旅行者2號(hào)而犧牲自己最后的探測(cè)目標(biāo)而憤憤不平，但隨著后來(lái)旅行者2號(hào)成功探測(cè)了天王星與海王星，他們也釋然了。因?yàn)樗麄冎?，先?qū)者11號(hào)為旅行者2號(hào)作了開(kāi)路先鋒，從而為人類(lèi)探索這兩顆冰巨行星做出了自己的重要貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[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(kuò)展版本見(jiàn)：arXiv:1912.03503 (https://arxiv.org/abs/1912.03503)

出品：科普中國(guó)

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