下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
宇宙飞船探访土星
为了深入研究土星绚丽无比的光环，人们已不满足于地面上的大望远镜了。在20世纪70年代，人类对太阳系的空间探测达到了高潮，先后发射了四个轰动科学界的空间探测器，其中有三个对土星及其光环作了细致的考察（见下页表）。这三个宇宙飞船中的任何一艘所获得的资料，都超过了过去几百年的总和。
当“先驱者11号”1979年飞临土星时，天文学家们兴奋不已。它离土星最近时只有12.8万千米，因此对光环“看”得分外清楚，发现在A环之外还有2个新环（F环和G环）和一条环缝--先驱者缝，使得光环数变为7条（1969年发现了最内部的D环及最外面的E环）。F环可能是最窄的环，总共不过800千米宽，它与A环的外侧之间，其间正好有刚发现的“先驱者”缝隔开。G环则是土星最外面的一个环，其内侧离土星表面已有54万千米之遥。G环内的物质又极其稀疏，然而它却连绵不断地向外伸展了30万千米，几乎相当于地球到月亮的距离。真正的高潮是在“旅行者”到达土星之后。“旅行者1号”从光环的上方、下边，在向阳面、背阴面等以各种不同角度，对离奇的光环进行了详细的观测，它传回的极其清晰的大量彩色照片真叫人大开眼界。
原来土星光环哪止是6条7条，它密密麻麻地从土星云顶上空，一直排到离土星32万千米的地方，环的数量成百上千，几乎无法数清，简直就像一张巨大的密纹唱片。
更奇特的是，“旅行者1号”还发现那些环带并不那么像艺术品那样整齐匀称，而是十分复杂。大小不同自不必说，而且并不对称，连最亮的B环也似乎并不完整，有的大环中套着小环，显得凹凸不平，有的甚至成为犬牙交错的锯齿状。最令人惊讶的是窄窄的F环，它竟像是姑娘头上的发辫，有3股细流扭结在一起，一个环由粗短变得细长，一个环好像是另一个环中分裂衍生出来的，它们还在随时间而变化着……
“先驱者11号”探测土星的路线这艘飞船还发现，B、A环内的物质比较拥挤，那个比较稀疏的C环内物质直径大多在1米左右，而F环则是断断续续的。它还探得，构成环的无数粒子几乎都是导电体，因此它们转动时就会发生强大的射电讯号，俨然是太阳系中又一个“广播电台”。关于光环，还有一个扑朔迷离的问题，似乎光环本身也有大气包裹着。
“旅行者1号”使人们欣喜不已，同时也带来了烦恼：光环何以会有如此光怪陆离的各种动力学现象？有不少人认为这是它众多的卫星系统的引力对它起了作用。然而目前天文学上，连简单的三体问题--三个天体在互相引力作用下的运动--尚且还不能得心应手，要用数学方法去证明它，现在还是束手无策的难题。
乐师的奇勋
1781年3月13日。红日西沉，夜幕降临，英国皇家乐队的一个钢琴手，43岁的威廉·赫歇耳与比他小12岁的妹妹罗嘉琳·赫歇耳，又一次兴冲冲地跑上了楼上的平台，支架起那台自己磨制的望远镜。它的口径为16.5厘米，焦距为2米，在当时业余爱好者说来，已是很了不起的仪器了。他们按事先制订好的周密计划，把它指向了双子H星附近的一群小星。突然，视场内出现了一个相当明亮、略带暗绿色的光点，凝神一看，似乎又是一个极小的圆面。威廉·赫歇耳心中不禁怦然一动：这决不是恒星！那儿的星他全部熟悉，而且恒星的小小光点在望远镜内是闪烁不停的，而它在那儿却稳如泰山，纹丝不动。为了看清究竟，他立即把原来放大率为227倍的目镜卸下，换上了放大率为460和932倍的目镜。果然，这个陌生的小圆面变大了些。赫歇耳充分相信自己磨制的望远镜质量是上乘的，因此，他马上明白，他所见到的天体一定属于太阳系。因为对于恒星而言，不管用多高放大倍率的大望远镜，也只能使它们的亮度变亮，而决不会把光点变成圆面。第二夜，赫歇耳带着急切的心情又找到了它，果然，他发现昨天那个小圆面的位置已经有了小小的改变。连续几夜的跟踪观测使他肯定，他发现的一定是太阳系内的天体。
赫歇耳发现天王星所用的望远镜4月26日，威廉·赫歇耳向英国皇家学院递交了一篇论文《一颗黄星的报告》。因为有史以来，从来没听说过人类发现过行星，所以为慎重起见，他姑且把它当作彗星--我国民间俗称扫帚星--来对待。
赫歇耳发现的新天体究竟是什么？格林尼治天文台台长马斯克林和法国天文学家梅西耶都认为这确是一颗彗星。然而，人们不明白，为什么它不像一般彗星那样，始终没有毛茸茸的长尾巴？而且他们所设计的各种彗星轨道都不能使它“就范”，没有一个彗星轨道可与实际的观测位置相符。
看来观念必须革新。当时芬兰的数学家、天文学家莱格泽尔正好在英国，他也对新天体作了观测，并且指出它的边缘清晰，显然不是彗星而是行星。他更算出，它的轨道是一个很大的圆--半径为地球轨道半径的8.93倍。1783年，法国著名科学家拉普拉斯正式公布了它的轨道数据：长半径为19.18天文单位（约28亿7千万千米），轨道偏心率介于木星与土星间，轨道面离黄道平面还不到1°。
至此，一切疑云烟消云散。威廉·赫歇耳发现了太阳系的新行星！
赫歇耳于1738年诞生于德国汉诺威（当时属英国管辖）的一个音乐世家。在他18岁的那年，法国军队占领了这个小镇，为了逃避兵役，他不得不背井离乡，一边卖唱一边流浪，终于艰难地渡过了英吉利海峡。他踏上不列颠国士时，身上早已不名分文。这时，出色的音乐才华使他免受了饥饿之苦，他很快在英国皇家乐队中谋得了钢琴师的职位。年青的赫歇耳才华横溢，兴趣广泛，他不仅有出众的艺术细胞，并通晓语言学，热衷于数学，还能摆弄一些光学仪器，后来还成为制造望远镜的一代宗师。他是一生磨镜子最多的天文学家。后来他迷恋上了神奇的星空，并与天文学结下了不解之缘。这项举世震惊的发现，正是他一生的重大转折。赫歇耳成了世界上第一个发现行星的英雄。新行星的发现使人茅塞顿开，原来太阳系的疆域要大得多。英王乔治也为他的发现兴高采烈，不久便召见了赫歇耳，立即赐给他一幢漂亮的住宅，并任命他为英国皇家天文学家，许以年薪200金镑的终身俸禄，答应他可随时面见以取得皇室的帮助。
从此，一个迷恋天文学的钢琴师终于变成了精通乐理的职业天文学家。赫歇耳不负众望，为天文学的发展作出了杰出的贡献。
其实，在赫歇耳之前，并非没有人见到过这颗新行星。因为，现在知道，它在冲日时确实在人的目力范围之内。后来从历史资料中查明，早在17世纪末，格林尼治天文台首任台长弗兰斯蒂德已经见过它一面（1690年），到1715年时他甚至已与它打了6次交道。此外，布拉得雷（1748、1750年）、迈耶尔（1756年）也见到并记录过它的踪迹。但他们根本没有朝这方面去想，可见，不破除迷信，解放思想，“成功”女神是不会来垂顾的。
还有值得一提的是，当时有位叫勒蒙尼耶的法国天文学家，就在1750~1771年的21年中与它打了12次照面。更不容易的是，勒蒙尼耶也发现了自己所记录的位置每次都或多或少有一些细微的、不易察觉的变化，可他还是坐失了良机。其原因，除了旧思想的禁锢外，还因为勒蒙尼耶教授的性格十分乖僻暴烈，几乎每天与下属、同事争吵不已。“内耗”巨大，自然就没有时间坐下来作认真的研究了。而且，他也没有科学家所应有的一丝不苟的良好素质，他的观测记录十分随便，资料到处乱丢。事后人们发现，有一次竟把记录纸当作包装纸去包了一瓶香水。所以难怪他把它的位置的变化归咎于仪器的误差了。
“探路者”谱写新华章
“火星在召唤”，继美国“海盗号”后，人类仍然对它十分关切。1988年7月7日和12日，前苏联连续发射了两个“福波斯”自动行星星际探测器，可是“福波斯1号”于9月2日就杳如黄鹤断了消息，“福波斯2号”虽然曾进入了绕火星的轨道，取得了部分成功，但突然又于1989年3月27日变成“断线风筝”，两次失利使得已经造好的“福波斯3号”再也不敢上路，无奈之际拿到了国际卫星市场去拍卖……
美国也尝过失败的苦涩。一颗造价高达10亿美元的“火星观察者”1992年9月上天后，美国航天局要求它绕火星飞行1个“火星年”（687天），并发射一个着陆舱登上火星，本体部分则将资料带回地球。可惜在它1993年8月已到达火星附近时又突然失去了联络。
鉴于这些教训，美国科学家及时改变了策略，用同样的资金建造9艘小型飞船，以确保总有飞船能抵达目的地工作。1996年美国航天局宣布，先在最近2年内向火星发射4个探测器，到公元2003年将派出机器人到火星上去撷取10盎司（约280克）的岩土样品带回地球……
果然，当年11月6日和12月6日，两枚探测器“火星全球观测者”和“火星探路者”相继踏上征程。前者虽然发射于先，但却到达得晚，于1997年9月8日抵达后即调整了轨道，准备继承“火星观察者”的“遗志”，绕火星转上1个“火星年”，完成对火星大气气候、地理环境、磁场结构、固体矿物成份等全面的探测研究，预料它发回的众多资料足以装满130张光盘。
更为轰动一时的是捷足先登的“火星探路者”。这个成本只有“火星观察者”1/5（2.66亿美元）的探测器在太空行驶了5亿千米后，终于在1997年7月4日（美国独立纪念日）把一辆6轮车“旅居者”安然降落到苍莽的火星表面上。
当时“探路者”本身绕火星运行的速度高达7.5千米/秒。它先把一个巨大的降落伞抛出，卸掉绝热外壳后，又让几十个“空气保护包”迅速充气膨胀开来，把“旅居者”裹得严严实实，当它只有最后30米高时又开启了减速制动火箭，使下降速度减小到14米/秒。但即令如此，它着陆时巨大的冲力使它承受了18.6克的超重负荷，在气包反弹时跳到了4层楼那么高，后来像皮球那样跳了几次才落在松软的大地上。尔后经过1小时放气，这个三角四面体舱自动校正了位置，打开三面舱壁，向地球报了“平安家信”，同时“旅居者”小车也缓缓驶出，到了克留森平原上的“战神谷”--当年“海盗号”认为这里曾有过洪水，着陆比较安全。
“旅居者”重约10千克，65×48×30厘米，6个小轮都能自由驱动，行进的时速一般只有1.6千米，活像一个步履蹒珊的“机器人”，它的落地处现已正式命名为“卡尔·萨根站”。它上面的5台激光测距仪可使它绕过巨石，避过深沟，3台摄像机可获得360°全景立体照片，上面的科学仪器可对岩石、土壤进行各种物理、化学分析。原先设计寿命是一星期，但实际上却在火星上活动了一个多月。它所取得的巨大成功连克林顿也专门为此发表讲话，称赞这是“宇宙探索新时代的开始”。
“旅居者”的资料表明，火星的地形与地球类似，土壤则大致有三类：硬质土、粉状土及细质沙土，而岩石则多姿多彩，外观上有红、蓝、白三种，美国地质学家皮特·史密斯认为蓝色石都处于向风的东侧，而背风的西侧才现红色，半埋在土中的石块则常呈白色，但成分不外是石英、长石和石灰石等，以致有人惊叹“没有想到它们与地球岩石这样相似”。这些资料还证明了“ALH84001”的确是来自火星的“娇客”。
更令人激动的是，它把洪水冲刷的景像一览无遗地展示在人们眼前：无数的大小碎石乱七八糟地堆积在峡谷之中，上面都留下了特大洪水冲刷过的明显痕迹。
火星上有过洪水，说明它上面一定有过温暖湿润的时代，因而大大鼓舞了探索火星生命的科学家。
火星上的滔滔洪水哪儿去了？怎会变成今天极为干燥的荒漠？这也能给人类以宝贵的启示--好好保护我们今天的地球！
“旅居者”的巨大成功，使世界各国众口一词地把它列入“1997年十大科技成就”之前列。值得指出的是，参与这项计划的华人科学家有好几十人，其中有负责飞船定位、转向、下降的刘登凯、“海盗号”中已崭露头角的吴贻谦（负责飞船保障）及年龄仅28岁的李伟钧（参与飞船轨道设计）更是功不可没。
众神之父--木星裘匹特
太阳系中的第五颗大行星木星，是9兄弟中最魁梧的巨人。木星的赤道半径达71400千米，是地球的11.2倍。按体积讲，木星是地球的1316倍。如果把地球比作一颗小小的绿豆，木星就相当于一个中等大小的西瓜。木星的质量为1.9×1027千克，相当于地球的318倍。即使把其他8个“弟兄”加在一起，也只是它“体重”的40%。
不知是出于偶然的巧合还是其他什么原因，巨大的木星在西方称“裘匹特”。这是罗马神话中最大的天神，相当于希腊神话中的主神宙斯。天文学上表示木星的符号“ψ”，也是宙斯（Zeng）的打头字母的花写体。宙斯原是地神该亚之子，他的大哥波赛冬是掌握汪洋大海的海神，二哥哈得斯是冥朝地府之尊，宙斯则是专管天上神灵的“众神之父、万人之王”。他能呼风唤雨，行云驾风，手中还有闪电霹雳。但他到处拈花惹草，给不少仙女铸成了悲剧。
木星在我国古代，称木星为“岁星”。因为木星轨道距离太阳5.2天文单位，所以绕太阳的周期大致为12年（11.86年），也就是说，大约12年在星空中绕过一周。用现代的说法，木星大致每年在黄道十二宫中走过一宫，或者说，可以以木星当时所在的星空位置来推算年份。我国古人已认识到这一点，“岁星”的名称也由此而来。
木星真是庞大无比，如果在它赤道上绕行一周，行程将达45万千米，比我们到月球的距离（38万千米）还远得多呢。人造地球卫星绕地球一圈的时间不过1个多小时（100来分钟），倘若以这个速度（8.8千米/秒）绕木星，则将需14小时以上。
木星的质量巨大，表面的引力也相应比地球的引力要大得多。同样100千克的物质，搬到木星上就会重达264千克。所以倘若有“木星人”存在的话，那么他们大约都是动作迟缓的“慢性子”，因为一举手一抬足，都要比在地球上吃力得多。
木星巨大质量所产生的引力，也为空间探测带来一系列新问题。我们知道，登月的宇航员要离开月球返回是比较容易的，因为月球质量小，逃脱月球引力的速度（也称脱离速度、逃逸速度、第二宇宙速度等），只需大于2.4千米/秒即可。但若只有这个速度，到木星上则会有去无回了，因为要摆脱它引力的速度需达59.5千米/秒以上。这个速度可使人们在1分钟内从南京到上海来回6次。
用望远镜观测木星，很容易发现它的视面并不圆。实际上它的扁率为0.0648，或者说，那两极的半径比赤道半径约短4600多千米。要在其中塞进两个水星，才与正圆差不多。木星的转动也比类地行星快得多，按其自转周期（9小时50分30秒）及赤道半径不难算出，木星赤道上的自转线速度为12.66千米/秒，这个速度比出膛的步枪子弹快15倍，几乎与它绕太阳公转的速度（13.06千米/秒）相等了！
孤立无援的木星
在一般人的头脑中，行星都是像地球、月球那样表面是坚实的大地，飞船要在它上面降落非得小心翼翼不可，倘若操纵、计算有丝毫失误，免不了要撞得粉碎。然而，在木星那儿情况却大不相同。
从木星的质量（1.9亿亿亿吨）和体积（1.43亿亿亿立方米）很快可以得到它的平均密度是1.33克/厘米3（或1330千克/米3）。只是水的1.33倍。这个密度值甚至比太阳（1409千克/米3）还小。显然，如果木星也像地球那样，最轻的壳层密度有3300千克/米3，那岂非又要成为一个空心球？
因而，科学家认为，在它厚厚的大气层下面，并不是我们熟悉的山川大陆或者荒漠谷地，而是一片蒸腾鼎沸的汪洋大海。所以通常飞往月球和火星的宇宙飞船，如果冒冒失失闯进木星大气，将遭到灭顶之灾。
木星不具备通常概念中的固体表面，浓密的大气之下都是“海洋”，而且，组成木星海洋的竟不是水，而是氢！谁都知道，氢气是最轻的气体，怎么会变成液体？其实不必惊讶，说不定你身旁就有这样的实例--一日三餐烧的液化石油气，不就是变成液体的气体吗？物理学告诉我们，只要有足够的压力及低温，气体就会变成液态。液化气由于钢瓶内保持着高压，石油气被液化了。木星那1千多千米厚的大气层，其压力比钢瓶内要大得多。
这个科学结论，不久便得到了宇宙飞船的证实。空间探测器的资料表明，木星确实是颗“液体行星”，在它那1400千米厚的大气层下面，还可粗略地分为三大层：分子氢层、金属氢层及内核层。三层的情况大体如下表：
液态分子氢的表层温度很高，仅比太阳低1000摄氏度左右。如果不是有几千大气压泰山压顶似的压着，恐怕早就蒸腾到太空中去了。这样看来，与木星相比，金星表面那可怕的环镜已是如“天堂”般的美妙了。
木星中间的金属氢层，外表看起来似乎很平静，不如分子氢那样在剧烈地翻滚，但其温度高达11000~20000摄氏度。在这样的高温下，氢原子中的电子都挣脱了羁绊，变成了自由电子。这样的氢就像水银那样可以导电，故称之为金属氢。现在科学家们已经能在实验室中制造出这种奇特的物质了。
最有争议的是它1万多千米的核心部分。多数天文学家认为，木星应当有一个由铁、镍和硅酸盐组成的固态核。但在几万度高温下。能否保持固态实在很难说，所以也有人认为，木星是“彻底的”液体行星，根本不存在固体物质。这个问题至今尚无定论。
木星上的磁场很强，足以使一般手表“磁化”而无法运转。但是它的磁极方向与我们地球相反，即在地球上指南的针到木星上所指的是北方。因为木星的磁场很强，所以木星大气中有绚丽无比的极光。宇宙飞船在1979年3月间经过木星时，就见到了它那范围达3万千米的极光。如果我们身临其境，那一望无际的神奇绚丽的自然景观，一定会叫人如痴似醉。
木星骚扰左邻右舍
木星不仅发出红外光，而且还像一个电台那样，在不断发出强大的无线电波。无线电波在天文学上都称为“射电波”，它同样是天体电磁辐射的一种。
太阳系内其他行星的射电都很弱，几乎难以察觉，而且它们的波长都在毫米或厘米波段，或者说都是“短波”，而木星却不然。早在1955年就发现了木星发出的射电，波长从短波的1毫米到中波的几百米都有。这个“木星广播电台”的发射功率可达1亿千瓦。我们知道，一般说来，一个广播电台的发射功率只需几十到上百瓦已经足够了，可“木星广播电台”比它们强百万倍！
木星的射电还像太阳一样，经常出现急剧的不规则突变--射电爆发。射电爆发的波长在米波、十米波尤为显著。这种爆发的原因，究竟是木星内部磁场的某种突然变化，还是因为与木卫运动状况有关，至今尚不太清楚。木星射电情况的研究对了解木星的物理状况有着重要的意义，对它的探测进一步证明了木星温度高于理论值的结论，也为探明木星的磁场情况作出了贡献。
以射电方法测定的木星自转周期是9小时55分28.93秒，这比用光学方法探测的周期值长近5分钟。千万别小看这5分钟之差，有人认为这正是木星内部有固体核的证据之一，因为这个值正是固态核的自转周期。从这些射电观测中还可研究木星的磁场分布情况。
太阳系的一个“强电台”木星不仅发出红外线和射电波，还发出其他行星绝没有的X射线。X射线也是电磁波的一种，不同者只是它的波长更短、能量更高而已。木星的X射线发现于20世纪70年代末。1978年美国发射了“高能天文台2号”，这是一颗绕地球运转的科学卫星。它上面的X射线望远镜发现，木星发出的很强的X射线，对于它的卫星系统施加着各种复杂的影响。
更令人惊奇的是，这个功率强大的“木星广播电台”不仅发出各种波长的辐射，竟然还能打出许多高能电子，这也是其他行星所没有的特性。由于木星的磁场很强，所以这种电子有很高的能量，可以射得很远。以前，许多科学家曾在地面上收到过来自天外的猝发的电子，但始终查不出这些电子的来源，直到20世纪70年代法国的两颗称为“太阳神”的卫星上天后，才使这个困惑人们多年的难题水落石出，原来它们正是“木星广播电台”的“副产品”。1973年底，美国发射的行星探测器“先驱者10号”又一次确证了这一点。木星的高能电子可以跨越几亿千米的遥远距离，长驱直人，一直射到水星表面上。进一步测定的结果发现，木星发出的电子竟比太阳平时发出的电子还要强得多。
从木星的这些发射看来，它是否像恒星的问题又将提到人们的面前。
由此可见，木星的归属，木星的前途，的确还是一个值得继续深入研究的大问题。
“旅行者”三会土星
为了更深入研究前两艘飞船发回的资料，美国航天局决定调整“旅行者2号”飞往土星的路径，冒些风险，让它自下而上从土星的光环中穿越而过，真是“不入虎穴，焉得虎子”。这次飞行确实出现过一些险情。当“旅行者2号”以16千米/秒的高速穿过光环时，飞船碰上了一个先前不知的环带，万幸的是它十分纤细，基本上是微米大小的尘埃粒子，所以只有仪器记录下了这些微粒频频撞击的影响。如果遇上稍大的团块，价值1.7亿美元的探测器将完全报废，更失去了一次宝贵的探测良机。
“旅行者2号”果然不负众望，它拍得了比前两次更为精细和清晰的光环照片，再次证实了要把土星光环分为几条环带已是没有什么实际意义的了，它的确就像“宇宙音响公司”出产的一张巨大的新唱片，粗粗细细的条纹简直成千上万。
美丽的土星“旅行者2号”还见到了不同的景色。它见到F环时，已与9个月前大不相同：“扭结”已经脱开了，但在里面却又衍生出了14个独特的小环。更奇特的是，F环中竟还有一些光亮物质构成的团块--这可能是F环中的一颗小小的冰卫星，但是它何以能在环中独立存在而不被潮汐力弄得粉身碎骨，却又使人难以回答。
过去认为，光环的环缝中是空空的，什么物质也没有，但这第3次远访却使人改变了这种看法。“旅行者2号”的仪器发现，在A环中的恩克环缝里面，竟然有一条像卷曲状的铁丝似的光环在游动。它还发现，最亮的B环有一个很大的缺口，所以这个最大的环将不成其为真正的、完整的环了。
“旅行者”飞船还发现光环内的温度比土星大气中低得多，大约在65~75开（-208℃~-198℃）之间。在地球上，只要到-183℃，空气中的氧气即会变成液态；到-195.8℃时，连氮也变成了液体，所以光环内的温度几乎可让空气都变成液态。
“旅行者”飞船在土星的云顶上空，还记录到大气中数千次强烈的闪电。闪电规模也十分宏伟，大致可与木星上相比拟。如果按闪电的威力计算，那将是地球上闪电的几千倍。它们还见到了一个风暴区，在相隔9个月的时间里，这个波及几十万平方千米的风暴区几乎没有什么改变。从理论上说来，土星上的天气常常是狂风不断，有时也会下起“雨”、“雪”，但这雨是“氨雨”，雪是“氨雪”。
还有一项发现带有神秘的色彩。“旅行者2号”曾两次收到了奇异的怪声：一次是在飞临土星前夕，它录到了土星发出的高低有律、低深宽广的声音，好像是一个不懂乐律的年轻人在拨弄电子琴，中间还夹杂有嘟嘟的喇叭声；第二次声音发生在飞船飞近土星光环边缘并即将离去时，但这次没有第一次动听，它像是在桥洞底下听到桥上开过车辆时的隆隆声，也有点像大石头落在木板上的嘎嘎声。
土星的声音当然不会是“土星人”的杰作，但它是大自然的什么创造，看来仅凭这两次记录一时还难以查明。将来如果你能有缘去拜访这颗迷人的行星时，可别忘了捕捉这神秘的声音，查出它的来龙去脉呀！
“旅行者”访问天王星
1981年向土星告别之后，两艘“旅行者”分道扬镳，1号飞船向太阳系的边界直飞而去，2号则向天王星、海王星奔驰。经过4年多枯燥乏味的无声旅行，走过了几十亿千米的漫长旅程，终于在1985年底开始进入“乌拉诺斯王国”的领域。11月4日，它上面的各种仪器已经开始对天王星进行瞄视观测了。1986年1月10日，仪器进入“一级战备”，开始实施“远距离接近”的既定程序，观测工作从1月24日开始，直到2月25日结束。这次“历史性”的访问虽然只有短短30多天，但它向地球发回的各种极其清晰、分辨率很高的照片达7000多张，所得到的资料比发现以来204年的总和还多几十倍，因此大大拓宽了人们对天王星的认识。
发来的资料表明，天王星上有几千千米厚的大气，其中80%为氢，氦则不到20%，其他有氮和甲烷等。大气内的平均温度为零下176℃。它似乎不受阳光的影响，因为目前几十年中，南极正对着太阳，但它那儿的温度反比处于黑夜中的北极还低，其原因可能是高速的风暴起了某种搅拌作用。天王星上的风最大速度可达400米/秒以上，超过了音速。如果我们遇到这样大的风，要等风过后，才能听到鬼哭狼嚎的呼啸风声。
“旅行者2号”接近天王星时的情景飞船接近天王星的时间不过短短十几秒钟，但这1/4分钟所得的资料足以表明，在天王星厚厚大气之下的是汪洋大海。组成这个海洋的是真正的水，但与地球大海中的水很不一样。表面上看来它风平浪静，但温度高得骇人，它比炼钢炉中的钢水温度还高1倍多，达三四千度。它之所以不沸腾蒸干，完全是因为它“身上”承受着几千个大气压的关系。据计算，天王星上的大海深达8000千米，这比地球上最深的马里亚纳海沟（11千米）深700多倍。若把火星投进去，它会全部沉没于海底。
天王星的自转周期过去众说纷坛，天文书上反复修改。但这次从磁场中探得的周期为17小时15分，而从大气测得的数据是16小时58分，这反映了它内部的核与外层的不同。从种种迹象看来，有人认为天王星可能是由许多彗星聚合而成的。
原先人们只知道它有5颗卫星，现在则增加了2倍多为17颗。
“旅行者”还发现，天王星的环带不是9条而是有20条，而且不同的环有不同的色彩。有的环偏红，有的环却呈蓝色。在最亮的主环ε环中，其中的物质明暗不一，大的如卡车，小的如芥末，参差不齐，都在环中运动，构成了一幅神奇的画面……
“旅行者”的最后一站
由于海王星发现至今不过一个半世纪，加上它那遥远的距离，使人们对它的了解始终像雾中看花那样朦朦胧胧。1977年美国将两艘“旅行者”飞船送上天后，人们便翘首以待，期待着它们的佳音。“旅行者2号”自1986年2月25日飞离天王星后，它就以每秒16千米的巨大速度向海王星疾驰而去……
这一天终于来到了。1989年8月24日，经过12年宇航生涯的“旅行者2号”按时到达了其航程的最后一站--海王星。那天20时56分（美国西部时间），它离海王星大气层只有4827千米（与当年设计要求相比，误差仅33千米）。这时候，在“旅2”的“眼”里，庞大的海王星身影足足占据了整个天空1/4的区域，实在是壮观极了。
海王星给人最突出的印象是，它是一个狂风呼啸、乱云飞渡、充满活力的世界，与3年前见到平静的天王星形成了鲜明的对照。在海王星厚厚的大气（主要成份为氢、氦、甲烷、乙烷等）内，狂风裹挟着白云（冰冻的甲烷云为主）飞速运动，时速可达650千米（相当于180米/秒）。此外，大气中还有众多湍急紊乱的气旋在翻滚……在海王星的南半球上有一个引人注目的卵形“大黑斑”。有趣的是，除了颜色不同外，其形状、相对位置和大小比例竟与木星大红斑如出一辙。测定表面实际大小为12000×8000（千米），它按着逆时针方向每18小时转一圈。因为其大小与地球相仿，所以实际的转动速度很大。一般认为它也是个大气旋，不同于木星大红斑的是，大黑斑似乎有“繁衍”能力，在沿经度方向它的“身后”，就有许多小黑斑尾随着……
在大黑斑之南有两个亮斑S1和S2，但实际上它们位于黑斑的上空。另外在南纬51度及70度处还有两个较小的黑斑，它们的范围略小，但颜色更黝黑，最南的小黑斑使南极区形成两条宽三四千千米的“黑带”，它们同样是令人惊心动魄的风暴区。
“旅2”飞船轻而易举地测出了海王星的磁场，其强度约为地球磁场的二三倍。所以海王星上空也有辐射带，也会产生绚丽的极光，但是与地球地磁两极就在南北极附近不一样，海王星的磁极与海王星的南北极偏差50度左右。所以如果将来宇航员降落到海王星上，他会发现带来的罗盘是多余的累赘。
根据资料推测，在厚厚的大气下面，海王星的表面是一种半凝结状的物质层，它的主要成份是甲烷、氢和水冰，而海王星的内部有一个坚硬无比的固体核心。有人认为，在核心高温高压的作用下，甲烷会分解成碳和氢，而碳又会重新结晶为昂贵的钻石！将来把它开发出来，钻石将会因随手可得而变得比玻璃还不值钱……
原先人们对海王星的光环问题争执不下，现在则有大量的照片作证：海王星确有光环，且有5条之多。里面3条环比较模糊，估计是由被粉碎了的小卫星的碎片构成的。最里面的一个环实际上是一个尘埃层。较外面的2条环比较明亮，分别称1989NIA和1989N2A。稍里面的1989N2A比较完整，但最外面的环却只有几段弧才特别明亮。仔细观测才知道，原来环中嵌着七八团大冰块（最大的直径约有10~20千米），其余的则都是很小的冰晶及碎石……
“旅2”对海王星的访问使我们得到了6000多张珍贵的照片。这些科学资料在美国广播系统中连续播放了整整7个小时，使来自7个国家的130位科学家欣喜若狂。与此同时，美国电视台播映的《黑夜中的海王星》传真录像也吸引了至少270万观众。
然而，科学家们不免也有些怅然，因为这实际上是“旅行者”的“最后冲刺”。在离开海王星后，曾给我们发回了5亿个宝贵数据的飞船已大体完成了历史使命，虽然在公元2000年前它还会向我们提供一些信息，但它上面的摄像机、红外线探测仪、无线电发射机……一切仪器终将逐一关闭，上面的电源也会逐渐耗尽，成为在银河系中无声无息的“流浪汉”。
如果一切都按照科学家的计划，中间不发生任何意外，那么在29.6万年后，“旅行者2号”将飞到天狼星的范围。如果那儿确有技术先进的“天狼星人”的话，那么他们就会设法截获这艘飞船，找到那张精心设计、保护严密的铜质镀金唱片（“‘地球之音’响彻太空”），破译出太阳系地球人类的最基本的信息，从而顺藤摸瓜，与我们地球人结交……