把“果汁”送到木星，需要8年

北京時(shí)間4月14日晚，歐洲航天局在法屬圭亞那發(fā)射場(chǎng)通過阿麗亞娜5號(hào)運(yùn)載火箭，將耗資 11 億美元的木星冰月探測(cè)器JUICE送入軌道。JUICE預(yù)計(jì)要花8年的時(shí)間才會(huì)抵達(dá)木星系統(tǒng)。在那里，它將花費(fèi)數(shù)年時(shí)間圍繞冰冷的木星衛(wèi)星飛行，并更多地了解它們是否有適合生命生存的環(huán)境。

JUICE的全名是Jupiter Icy Moons Explorer，字面意思是“木星冰月探測(cè)器”。它探索的目標(biāo)是木星的衛(wèi)星，這是人類歷史上首次派探測(cè)器深入研究木星的衛(wèi)星，而這也是人類發(fā)送的探測(cè)器首次進(jìn)入除月球外太陽系其他天然衛(wèi)星的軌道。接下來，我們一起去了解這顆強(qiáng)大的探測(cè)器吧——

木星是太陽系中最大的行星，是一顆氣態(tài)巨行星。木星的內(nèi)部溫度非常高，大氣壓強(qiáng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于地球，這樣的環(huán)境一定不會(huì)適應(yīng)地球任何一種生命生存，所以科學(xué)家排除了在木星尋找外星生命的可能性。然而，科學(xué)家們經(jīng)過觀測(cè)和理論研究發(fā)現(xiàn)，木星周圍的木衛(wèi)二、木衛(wèi)三和木衛(wèi)四可能有地下咸水海洋。咸水海洋有利于嗜鹽微生物的生存與進(jìn)化，因此這些衛(wèi)星可能存在地球之外的生物。

木衛(wèi)二直徑3122公里，它的赤道附近表面溫度只有零下160攝氏度，但在其巨大的表面冰層以下，蘊(yùn)藏著一個(gè)深達(dá)幾十公里的巨大海洋，總水量達(dá)到地球海洋的2～3倍。

木衛(wèi)三的直徑達(dá)到5270公里，是太陽系里最大的衛(wèi)星（比水星還大）。它也是目前已知太陽系中唯一擁有磁場(chǎng)的衛(wèi)星。木衛(wèi)三本身也擁有一個(gè)巨大的地下海洋，因此它是否具有宜居性一直是科學(xué)家好奇的問題。這顆神秘的衛(wèi)星也將是JUICE最主要的探測(cè)對(duì)象。

木衛(wèi)四略小于水星，是太陽系第三大衛(wèi)星，距離木星188萬公里，基本處在木星磁層外，已被木星潮汐鎖定，因此木衛(wèi)四始終只有一面朝著木星。天文學(xué)家推測(cè)它可能也擁有100多公里深的地下海洋。

木星還有眾多的迷你衛(wèi)星在多種不同軌道上運(yùn)行。正因?yàn)槟拘呛退囊槐娦l(wèi)星組成了如此豐富精彩的世界，木衛(wèi)系也被喻為“小太陽系”。因此，科學(xué)家認(rèn)為，研究木衛(wèi)系將有助于人類了解太陽系的形成和演化的歷史。

木星是太陽系中輻射環(huán)境最為惡劣的行星，它強(qiáng)大的磁場(chǎng)加速了其附近的帶電粒子，并產(chǎn)生強(qiáng)烈的輻射，會(huì)嚴(yán)重干擾航天器的電子設(shè)備，離行星越近，輻射就越強(qiáng)大。因此，JUICE必須配備精心設(shè)計(jì)的輻射屏蔽罩，以保護(hù)其敏感儀器。

木星距離太陽約8億公里（是地球距離太陽距離的5倍多），因此JUICE接收的陽光將遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于繞地球運(yùn)行的衛(wèi)星。為了產(chǎn)生足夠的電力為JUICE提供動(dòng)力，研究人員為JUICE配置了兩翼展開式太陽翼，共10塊太陽電池基板，總面積達(dá)85平方米，包含2356顆太陽能電池。這也是有史以來空間科學(xué)探測(cè)任務(wù)中所使用的最大規(guī)模太陽能電池陣列。

穩(wěn)定的工作溫度環(huán)境是探測(cè)器設(shè)備正常工作的必要保障。在飛向木星的漫長征途中，探測(cè)器將飛往金星進(jìn)行借力，受到極強(qiáng)的太陽光照及金星反照影響，JUICE將經(jīng)歷250攝氏度的高溫環(huán)境；抵達(dá)木星后，在木星等天體遮擋太陽光照期間，它將經(jīng)受零下230攝氏度的極低溫考驗(yàn)。為此，JUICE采用了新型隔熱多層包覆技術(shù)，確保平臺(tái)內(nèi)部溫度環(huán)境穩(wěn)定。

除此之外，JUICE還配置了大口徑高增益天線用于對(duì)地通信，及攜帶大量推進(jìn)劑用于實(shí)施軌道調(diào)整，等等。

JUICE的旅途遙遠(yuǎn)，任務(wù)艱巨。為了順利到達(dá)目的地，又節(jié)省燃料，工程師精心地為JUICE設(shè)計(jì)了一條華麗的飛行路線。

在離開地球后，JUICE并不是徑直飛向木星，而是會(huì)在地球和金星之間轉(zhuǎn)悠一段時(shí)間，它將有4次借助地球和金星的引力幫助其加速，俗稱“引力彈弓”。直到8年后，它才會(huì)抵達(dá)木衛(wèi)系。

根據(jù)計(jì)劃，JUICE將于2024年8月飛越地月系，2025年8月飛越金星，2026年9月和2029年1月再度飛越地球，隨后才能進(jìn)入木星轉(zhuǎn)移軌道。其中，對(duì)地月系的飛越被稱為月地引力輔助——先令探測(cè)器飛越月球，一天半之后再飛越地球?qū)崿F(xiàn)加速，這也是第一次有航天器做這樣的嘗試。

最后一次與地球揮別后，JUICE還要在茫茫宇宙中飛行兩年半。但科學(xué)家們并不想讓它閑著，于是安排了它在2029年10月前后順道看一眼223號(hào)小行星羅薩，這是一顆距離太陽約3.0天文單位，位于主帶中的司理星族小行星。

在進(jìn)入木星軌道前半年，JUICE將被喚醒，投入科學(xué)探測(cè)。探測(cè)器進(jìn)入木星系后，將利用木衛(wèi)四與木衛(wèi)二的引力調(diào)整軌道，對(duì)木衛(wèi)二南北半球中緯度地區(qū)進(jìn)行探測(cè)，確定其是否存在液態(tài)水或地下海洋，以及確定非冰物質(zhì)的化學(xué)組成。隨后，再多次借助木衛(wèi)四抬高軌道傾角，實(shí)現(xiàn)對(duì)木星高緯度地區(qū)，重點(diǎn)是木星大氣層、木星磁層的探測(cè)。

2034年12月，JUICE將進(jìn)入環(huán)木衛(wèi)三的軌道。在木星的引力攝動(dòng)下，探測(cè)器軌道的偏心率不斷調(diào)整，最終它將進(jìn)入一條距離木衛(wèi)三表面約500公里的圓軌道，重點(diǎn)考察木衛(wèi)三的磁場(chǎng)、空間環(huán)境、表面組成、海洋分布等，還將完成對(duì)其三維地圖的繪制。

事實(shí)上，科學(xué)家們非常確信在木衛(wèi)三上并沒有生命，所以JUICE航天器將在其任務(wù)結(jié)束后（計(jì)劃是2035年末），以撞擊木衛(wèi)三表面的方式結(jié)束自己漫長的旅程——以避免撞向木衛(wèi)二，使其受到地球微生物的污染。

此外，美國也將計(jì)劃于2024年發(fā)射一顆木衛(wèi)二探測(cè)器木衛(wèi)二快船（Europa Clipper）。如果一切順利的話，木衛(wèi)二快船可能會(huì)比JUICE更快到達(dá)木星（大概在2030年抵達(dá)木星）。屆時(shí)將同時(shí)有2個(gè)探測(cè)器在木衛(wèi)系工作，人類深空探測(cè)將呈現(xiàn)全新的格局。

星空浩瀚無比，探索永無止境?！肮碧綔y(cè)器已經(jīng)開啟木星探秘之旅，而中國人追天筑夢(mèng)的腳步亦未曾停歇?！?021中國的航天》白皮書指出，未來中國也將實(shí)施小行星探測(cè)、火星采樣返回、木星系探測(cè)等任務(wù)。