标题：惠更斯探测器
基本简介
“GBT”望远镜是监测“惠更斯”号着陆的“主要功臣”。“GBT”望远镜是分布在美国、中国等国的土星探测测控网中的一部分。该测控网将全球几十个大型射电望远镜联合起来,全程监测“惠更斯”号登陆过程。据悉,中国上海天文台25米射电望远镜作为测控网成员之一,能够观测到整个登陆过程,对于整个观测项目具有重要意义。 
“惠更斯”号的降落过程历时两个多小时,其间打开了3个降落伞进行减速。与此同时,探测器上的6台测量压力、温度、风速和大气成分的仪器已经开始运转。由于技术上的原因,“惠更斯”号并不能直接将所有探测数据传回到15亿公里之外的地球,而需要经过环绕土星运行的“卡西尼”号花费几个小时才能将数据转发回地面控制中心。
研究对象

土星最大的一颗卫星，直径5120公里，它是土星的三十颗卫星之一，比月亮大50%，在太阳系各大行星的卫星中它是惟一带有稠密大气层的卫星。土卫六是在1655年由荷兰人惠更斯观测发现。早先观测显示，土卫六大气中的成份是甲烷、乙烷和氢化物，它厚厚的大气层使人们难以直接观测到其表面，科学家通过无线电望远镜对土卫六进行微波反射探测，推断那里表面存在着许多甲烷湖泊。
  惠更斯探测器由于它距离太阳非常遥远，寒冷异常，表面温度最低可达零下183摄氏度。美国时间2005年1月14日（北京时间下午5时）“惠更斯”号探测器将穿过稠密的大气层在土星最大的卫星——土卫六上着陆，“惠更斯”号所提供的探寻资料将帮助科学家们更准确地判断在这颗土星卫星上是否真的有生命存在的可能。《北京晚报》的时候，“惠更斯”号探测器远自35亿公里之外开始着陆那颗神秘卫星。 “惠更斯”号着陆过程，将被中国、澳大利亚、日本、美国等环太平洋地区国家的十几个射电望远镜观测，中国上海25米射电望远镜也将跟踪整个降落过程。由于路途遥远，要收到信号，科学家们至少得等上70分钟。
探测目的

土卫六在很早以前就已经引起了天文学家们浓厚的兴趣。根据现有的研究资料显示，土卫六大小与水星和冥王星相当，较之火星则小一些，它还是太阳系九大行星家族中唯一一颗被浓密大气层所覆盖的行星卫星。科学家们认为，土卫六大气化学成分很适合生命的存在。如果说土卫六再稍微温暖一些(而不是温度在零下180度)，那么在土卫六上寻找到生命的机会就会大大增加。 
在“卡西尼-惠更斯”造访土星之前，美国宇航局发射的“旅行者-1”号飞船曾经在1980年探访过土星家族。根据“旅行者-1”号提供的资料显示，土卫六大气中含有丰富的氮气、甲烷和其它一些复杂的碳氢化合物。这些碳氢化合物形成一层厚密的微黄色烟雾笼罩在该卫星周围。科学家们猜测，土卫六表面可能覆盖着冰层和其它有机物，或许还存在着由液态甲烷或乙烷组成的巨大湖泊。
探测过程
登陆如果一切探寻计划进展顺利，那么“惠更斯”号探测器将直接登陆土卫六表面收集科学家们所需要的信息。“惠更斯”号探测器重317.5公斤，长宽为2.75米，它于2004年12月24日至25日夜间与轨道探测器“卡西尼”号分离并开始了前往土卫六的长达402万公里的旅程。在此期间它为了节约能源而很少传发无线电信号，其体内只有3个定时器在不间断地工作。因为这些定时器要在“惠更斯”号进入土卫六大气层前45分钟“叫醒”一路沉睡的“惠更斯”号探测器。根据计划，“惠更斯”号将登陆地点选在土卫六的南半球。由于距离太阳较远，而且有上述黄色烟雾的笼罩，所以在土卫六上那怕是白天也给人们黄昏的感觉。拍摄  惠更斯探测器“卡西尼-惠更斯”探测任务总造价为32亿美元。整个计划由美国宇航局(NASA)、欧洲宇航局(ESA)和意大利宇航局联合实施。“卡西尼”号探测器将在土星轨道上将执行至少四年的探测任务。2004年10月，“卡西尼”号曾在约1000公里的距离上掠过土卫六，当时它随机携带的雷达和照相机已经尽可能深入地透过土卫六上空黄色烟雾对土卫六拍摄了照片。但科学家们仅凭这些照片去揭开土卫六生命之谜显然倍感证据欠缺。降落因此，“惠更斯”号上面安装的六台压力、温度、风速、大气成分测量仪器将为科学家们提供更加充分的证据--在进入土卫六大气过程中，“惠更斯”号将以65度角、6.4公里/小时的速度在降落伞的协助下缓慢下降。此后它的随机仪器将全部启动进入工作状态，在距离土卫六表面仅乘229米时它将打开探照灯以照亮土卫六表面。整个登陆过程将持续二个多小时。由于土卫六表面的风速目前尚不得而知，因此，“惠更斯”号究竟将降落在哪里科学家们也难以预测。科学家们们根据“卡西尼”号10月份提供的资料推断，“惠更斯”号登陆的命运可能会有三种：一，降落在坚硬的冰面上；二，降落在较为柔软的固态有机物上；三，降落在液态碳氢化合物的湖泊中。如果“惠更斯”号能顺利着陆，那么它提供的所有照片和其它信息资料将经“卡西尼”号中转发回美国宇航局设在澳大利亚的接受台。
探索历程

1610年,意大利天文学家伽利略观测到在土星的球状本体旁有奇怪的附属物。 
[1-2]1675年,意大利天文学家卡西尼,发现土星光环中间有一条暗缝,后称卡西尼环缝。 
  惠更斯探测器1856年,英国物理学家麦克斯韦从理论上论证了土星环是无数个小卫星在土星赤道面上绕土星旋转的物质系统。 
1969年,一架飞机在地球大气高层对土星的热辐射作了红外观测,发现土星和木星一样,它辐射出的能量是它从太阳接收到的能量的两倍。这表明土星和木星一样有内在能源。 
1973年4月美国发射的行星际探测器“先驱者”11号发现土星有一个由电离氢构成的广延电离层,其高层温度约为977℃。观测结果表明,土星极区有极光。土星发出的能量是从太阳吸收到的2.5倍。 
1980年，着美国宇航局发射的“旅行者—1”号飞船探访土星家族，根据“旅行者—1”号提供的资料显示，土卫六大气中含有丰富甲烷、乙烷和氢化物。 
1997年10月“卡西尼”号从地球起飞,历时7年、长达约35.4亿公里旅途,于美国东部时间6月30日晚12时左右(北京时间1日中午12时左右)成功进入土星轨道。 
2005年1月14日(北京时间下午5时)“惠更斯”号探测器开始登陆土卫六。
构造设备
综述惠更斯大气构造探测仪（Huygens Atmospheric Structure Instrument 简写：HASI）这个仪器包含了一套传感器，用以测量土卫六泰坦的大气的物理性质和电特性。加速计（Accelerometers）将在“惠更斯”探测器进入泰坦的大气过程中，测量三维坐标轴各方向上的受力情况；然后根据“惠更斯”探测器自身的空气动力学特性，就可以确定出泰坦的大气的密度及风的状况。温度和气压传感器（Temperature and pressure sensors）将探测泰坦大气的热力学特性。电容率和电磁波分析器（The Permittivity and Electromagnetic Wave Analyzer）将测量泰坦大气中电离层的传导性，并搜索其中的电磁波活动。当“惠更斯”降落到泰坦的表面时，也同会对其表面物质的导电特性进行探测。 
多普勒风仪（Doppler Wind Experiment 简写：DWE）这个仪器将用一个超稳定振荡器（ultra-stable oscillator），通过向“惠更斯”探测器发出一个十分稳定的载波信号，来改善与其的通信。因为在“惠更斯”进入泰坦大气的过程中，会导致载波信号的多普勒效应的发生。该仪器也将用来探测由于大气特性导致的“惠更斯”探测器在降落伞下的晃动。 
降落成像系统/光谱辐射计（Descent Imager/Spectral Radiometer 简写：DISR）这个仪器通过许多传感器，来获取大范围的图象，并进行光谱观测。它将通过探测大气中的上升气流和下沉气流的辐射，来测量泰坦的浓密大气的辐射平衡（radiation balance）。阳光传感器（Solar sensors）将测量太阳周围经泰坦大气中的悬浮颗粒散射作用后的阳光强度，籍此可以计算出悬浮颗粒的大小及分布密度。两个成像仪（一个在可见光范围工作，一个在红外波段工作）将在“惠更斯”探测器即将着陆时，观测泰坦的表面，并获得着陆点周围的图象。 
气相色谱仪和成份分光计（Gas Chromatograph Mass Spectrometer 简写：GCMS）这是一个多功能气体化学分析仪，可以识别和测量泰坦大气中的化学成份。它配备一个采样器，用以采集高海拔的泰坦大气。成份分光计（the mass spectrometer）将建立组成每种气体的分子的模型，而气相色谱仪（the gas chromatograph）将识别出每种分子及同位素。在降落过程中，GCMS还将分析来自另一仪器 ACP 的高温热解产物。若“惠更斯”探测器能最终安全降落在泰坦的表面，GCMS 还将探测泰坦表面物质的组成成份。 
悬浮物质采集器和高温热解器（Aerosol Collector and Pyrolyser 简写：ACP）这个仪器用来收集经过过滤器的泰坦大气中的悬浮物质，然后将采集的样品在高温热解器中加热使之蒸发成气态并使其中的复杂有机物分解。接着这些经过高温热解器后的产物将由GCMS进行分析。这个仪器配有两个过滤器以收集不同海拔高度的样品。 
表面科学工具包（Surface-Science Package 简写：SSP）这个工具包括许多的传感器，可以探测“惠更斯”探测器着陆点附近的泰坦表面物质的物理特性，比如说着陆点的表面物质是液态还是固态。在“惠更斯”探测器降落过程的最后100米中，有一个回声探测器（acoustic sounder）会被激活开始工作。它将不断的测量“惠更斯”探测器与泰坦表面之间的距离，以测出探测器的降落速率及着陆点附近的表面粗糙度。如果着陆点为液态表面，回声探测器还可以测出声波在泰坦的“海洋”中的传播速度，以及“海洋”下地形构造。在降落过程中，测量声波在大气中的速度，可以提供泰坦的大气组成成份和温度的信息；在“惠更斯”探测器与泰坦表面的亲密接触的过程中，一个加速计会准确的记录下减速的过程，以提供着陆点表面的硬度和结构的信息。在降落过程中，倾斜传感器（tilt sensor）可以测出“惠更斯”探测器的摆动；而在成功着陆后，它将提供“惠更斯”探测器的姿态的信息，并测出探测器所受到的任何波动影响。如果着陆点为液态表面，其他的一些传感器将测出其密度，温度，反光率，导热性，热容量和电特性等。
与“卡西尼”

卡车大小的“卡西尼“于1997年10月发射升空飞向土星,它背负的“惠更斯”号探测器重317.5公斤,长宽为2.75米,,“卡西尼-惠更斯”探测器总造价为32亿美元,是人类迄今为止发射规模最大、复杂程度最高的行星探测器。“惠更斯”号于2004年12月24日至25日夜间与轨道探测器“卡西尼”号分离并开始了前往土卫六的长达402万公里的旅程。它将于进入土卫六大气层前45分钟被“叫醒”。根据计划,“惠更斯”号将登陆地点选在土卫六的南半球。 
科学家们推断,“惠更斯”号登陆的命运可能会有三种:一,降落在坚硬的冰面上;二,降落在较为柔软的固态有机物上;三,降落在液态碳氢化合物的湖泊中。届时，“惠更斯”在进入土卫六大气过程中，以65度角、6.4公里/小时的速度在降落伞的协助下缓慢下降。此后它的随机仪器将全部启动进入工作状态，在距离土卫六表面仅剩229米时它将打开探照灯以照亮土卫六表面。整个登陆过程将持续连两个多小时。