木星历险记:细数朱诺号探测器的旅途之艰

　　

哈勃太空望远镜拍摄到了木星极地炫丽的极光。这种范围极大的极光是木星巨大的磁场及严酷的放射性环境产生的。

供图：NASA, ESA

撰文：Nadia Drake

“欢迎来到木星！”控制中心的工作人员在朱诺号抵达木星时不禁欢呼。

　　

动画：DAISY CHUNG, NG STAFF

来源：NASA

历经35分钟的主推进器点火后，美国宇航局的朱诺号探测器停止绕太阳运行，转而切入木星轨道。朱诺号探测器穿越了致命的辐射带，避开了被木星强大引力吸引的万千尘埃才抵达木星附近，所以说，朱诺号探测任务可谓“不成功，便成仁。”

“朱诺号”于北京时间7月5日11时53分进入木星轨道，回想它离开佛罗里达州卡纳维拉尔角（CAPE CANAVERAL）时还是5年前。“朱诺号”此行的重点在于探究木星深处，寻找形成“多彩云层”和“大红斑”的原因，以及气态的木星到底有没有固态的内核。

从今开始，朱诺号探测器将在木星的云层之下窥探、研究这颗神秘的大行星。

美国宇航局喷气推进实验室主任Michael Watkins在发布会召开不久后谈到：“除了喜悦之外，我们还大大松了口气。某种意义上说，这是征途的终点，却是科研的开端。”

这段征程历时五年，飞越27亿公里。但，征程的末尾却是最困难的一段路程，因为，处于自旋状态的探测器需要以极高的精度将发动机点火，帮助探测器减速，好让它成为木星最新的一颗卫星。

发动机持续燃烧了2102秒，与预燃烧预测只相差1秒钟。

随着朱诺号接近木星，自旋中的探测器开始以每分钟5次的频率翻转，这样有助于它在入轨时稳定自身。然后，它离开绕太阳运转的轨道，踩下了刹车。

进入木星轨道后，朱诺号的自旋速度减慢，再次背对太阳，为电池充电。接下来几个星期内，控制团队将继续微调其运行轨道，并开启探测器上搭载的设备。

“我很好奇我们能有什么发现，还有，就我们的起源而言，木星究竟能否告诉我们太阳系是由什么构成的。”该项目主要负责人、美国西南研究院的Scott Bolton如此说道。

　　

动画：DAISY CHUNG, NG STAFF

来源：NASA

与许多星际探测器一样，美国宇航局这艘朱诺号探测器在飞往木星的途中，多数时候也是在休眠。

太阳能驱动的朱诺号发射于2011年8月，装备有一系列设备，旨在解开木星内部及其演变的奥秘。

就在几天前，朱诺号进入了木星的强磁场。该磁场的平均宽度为480万公里。这一过程中，唯一开启的设备就是一台星象跟踪仪，用于矫正探测器的方向。

探测器上的照相机和其它科研设备均已关机，随着朱诺号靠近目标，星象跟踪仪也不得不关闭，让探测器进入“盲目”飞行状态。

有趣的是，这样才是保证朱诺号安全的唯一方式。

为了进入轨道，朱诺号不得不飞过以往任何探测器都未曾遇到过的若干个辐射带。

“最麻烦的是，我们根本不知道我们即将面对什么，因为从来没有人遇到过这种情形。”该探测项目的首席辐射监测员、美国宇航局喷气推进实验室的Heidi Becker说道。

“当你进入一片未知领域时，总会让你感觉如坐针毡，因为你真的不知道自己会面临什么。”

　　

6月21日，在距离木星1090万公里时，美国宇航局的朱诺号探测器拍下了木星及其四颗大卫星。

供图：NASA

木星的磁场非常强，能将附近的电子加速到接近光速，由此产生的带电粒子风暴可不仅仅是摧毁灵敏的电子设备那么简单。

因此，朱诺号也全副武装，其计算机外围包裹着180公斤的钛金护甲，还有小型护甲保护着其它设备。为了防止在探测任务初期就遭受损坏，朱诺号研究团队决定在切入轨道这一精密严谨的过程中关闭仪器设备。

“我们根本看不到辐射状况，因为，所有相关的设备都已关机。”Becker说道。

如今，入轨过程已经结束，朱诺号探测器将在接下来20个月内完成33圈环木星科考飞行。在此期间，它将从辐射带中穿进穿出，上面搭载的设备将接受比医用X射线强一亿倍的辐射，探测器出现损伤和性能退化肯定在所难免。

　　

动画：DAISY CHUNG AND DANIELA SANTAMARINA, NG STAFF

来源：NASA

最最关键的操作当属7月5日发动机点火的35分钟。为了成功入轨，这次点火必须非常准时，持续时间也必须非常精确。否则，朱诺号将恰好错过木星，这次耗时耗力的任务也将毫无意义。

地面控制团队只能依据探测器入轨过程中发回的几十次信号来确定一切正常。以光速传播的这些信号到达地球需要48分钟。

这意味着，当表示发动机点火开始的信号抵达控制中心时，点火实际上已经结束，而朱诺号其实已经进入轨道了。

当朱诺号上的仪器重新开启时，人类有史以来的第一个探测器将在环绕木星飞行的过程中观察它的两极，掠过表面的云层，收集下面多彩云带以及日渐缩小的大红斑的数据。

在朱诺号即将解答的诸多问题中，有一个问题最吸引人：木星内部涌动的究竟是什么材料，才产生了如此强劲、致命的磁场，甚至能产生如此壮阔的极光？据某些理论推测，那种材料可能是一种奇异的液态氢。科研团队还想弄清楚木星内部究竟蕴藏着多少水分。

美国宇航局戈达德太空飞行中心的Amy Simon说：“弄懂我们所看到的木星天气和风暴非常关键。这关系着木星是如何形成的，而且还可能有助于弄清所有其它地外行星的形成机理。”

毕竟，迄今为止我们已经发现了几千颗太阳系外的行星，其中许多行星的大小与木星相仿或更大。某些被称作“热木星”的行星，与我们所熟知的气态大行星有所不同，它们的轨道距离自己的恒星非常近，因而闷热异常。

任务结束时，朱诺号探测器将会坠入木星的云层。它令人瞩目的终结方式，意味着它不会将探测器上可能携带的地球生物污染到任何一个木星卫星上，尤其是木卫二。这颗迷人的冰冻星球将是美国宇航局下一次探测地外行星的目的地，探测器发射时间大约在下一个十年。人类对茫茫太空的探索可谓“有生之年系列”！

（译者：mikegao、清泉石上流）