空间探测器
kōng jiān tàn cè qì
空间探测器是一种被送往地球轨道以外、用来探索行星、卫星、小行星、彗星或星际空间的无人机器人航天器。
Definition
空间探测器是一种无人驾驶的机器人航天器，携带摄像机和各种仪器，通过无线电把发现传回地球，被送往地球轨道以外去探索其他世界；如今探测器已经造访过太阳系中的每一颗行星。探测器有几种类型：一次性飞掠目标的飞掠探测器、绕目标运行多年的轨道器、着陆目标表面的着陆器，以及能够四处行驶的巡视器；它们共同提供了人类对行星几乎全部的近距离认识，并通过美国NASA深空网络这样的大型射电天线把发现传回地球。要抵达这些目标，通常需要利用霍曼转移轨道，借助沿途行星的引力弹弓效应来交换动量，并越来越多地采用高效的离子推进；卡西尼号从2004年到2017年环绕土星运行，朱诺号自2016年以来一直在环绕木星运行，而旅行者号两艘探测器则利用了一次罕见的行星排列机会，先后造访了全部四颗外行星，其中旅行者1号在2012年越过日球层顶进入了星际空间，如今飞行距离已超过 $160$ AU，依靠正在衰减的钚-238提供动力。采样返回任务则是又一层进展：欧西里斯-REx探测器在2023年把小行星贝努的原始样本带回了地球的实验室。
Example
毅力号是一台在火星上四处行驶、寻找古代生命迹象的探测器；1977年发射的旅行者1号如今则是人类制造的、飞得最远的物体，早已远远超出各大行星的范围。新视野号于2006年发射，经过 $9.5$ 年的旅程，在2015年飞掠冥王星，它以光速传播的无线电信号，从 $33$ AU外传回地球依然需要约 $4.5$ 小时。一次木星飞掠就能让探测器的日心速度改变每秒几千米，而且不消耗任何燃料；旅行者2号正是依次借助木星、土星和天王星的引力，仅用 $12$ 年就到达了海王星，而如果采用直接转移轨道，这段旅程原本大约需要 $30$ 年。
Key Insight
探测器能够去到人类无法到达的地方：在致命的辐射或极高的压力中工作数年，完全不需要食物、水，也不需要返程；由于它们的无线电信号往返需要几分钟到几个小时不等，没有人能用手柄实时操控它们，工程师必须提前发送指令，探测器则要独自应对突发状况。探测器把各大行星从天空中一个个光点，变成了一个个真实存在的地方：土卫二的冰火山和土卫六的甲烷湖，在探测器抵达之前都是未知的，无论用多大的望远镜，从地球上都不可能发现这些景象。