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美国发射朱诺号木星探测器 2016年抵达木星

http://www.sina.com.cn  2011年08月06日 01:15  新浪科技
美国发射朱诺号木星探测器 美国发射朱诺号木星探测器
图注一:示意图:在木星轨道运行的朱诺探测器示意图:在木星轨道运行的朱诺探测器
图注二:木星上的极光木星上的极光
图注三:发射前矗立在发射台上的大力神-5号,北京时间6日凌晨00:25,这枚火箭托举着朱诺号探测器飞向木星  发射前矗立在发射台上的大力神-5号,北京时间6日凌晨00:25,这枚火箭托举着朱诺号探测器飞向木星
图注四:朱诺的飞行轨道路线,其中可以看到2013年10月9日,朱诺飞船将再次返回地球进行借力加速,图中以EFB(Earth Flyby)表示  朱诺的飞行轨道路线,其中可以看到2013年10月9日,朱诺飞船将再次返回地球进行借力加速,图中以EFB(Earth Flyby)表示

  新浪科技讯 北京时间8月6日凌晨消息,美国宇航局朱诺(JUNO)号木星探测器已于当地时间5日12:25分(北京时间6日凌晨00:25分)由一枚大力神-5运载火箭从佛罗里达州卡纳维拉尔角发射升空,踏上远征木星之旅。

  伟大的征程

  朱诺是美国宇航局"新前线"计划(New Frontiers)支持的第二项探测计划。这一项目旨在鼓励发展中型规模的行星际探测项目。该计划支持的首个探测器是飞往冥王星和柯伊伯带的"新地平线"探测器(New Horizons),该探测器已经升空,并将于2015年7月抵达冥王星系对这颗太阳系边缘的矮行星及其4颗卫星展开首次近距离考察工作。而接下来的下一个项目则是计划于2016年发射升空的OSIRIS-Rex探测器,它将对小行星1999RQ36进行考察并进行取样返回。

  朱诺探测器由洛克西德*马丁公司制造。采用自旋稳定,重达3.65吨。由于外太阳系光照微弱,之前前往这里进行探测的飞船都使用了"放射性同位素温差发电器"(RTGs),但是和这些探测器都不同的是,朱诺竟然使用了太阳能电池帆板作为能源。不过为了保证电能,它的帆板面积要大得多,一共安装3块,每块宽2.65米,长8.9米。

  并将安装一台LEROS-1b发动机用于轨道中途修正和木星轨道切入制动。

  完备的科学载荷

  朱诺探测器一共携带了9件科学载荷。包括一台微波辐射计(MWR),用于考察木星的热辐射,从而了解木星大气的动力学机制和化学组成;一台木星红外极光绘图仪(JIRAM),将对木星上层大气进行红外和分光分析,这同样将有助于科学家们了解木星大气的结构情况。一台磁通门磁强计(FGM)将用于绘制首张详细的木星磁场图,并考察木星磁场在其两极地区的分布状况,对于木星磁场的考察将极大地帮助科学家们了解木星的内部结构信息;一台先进恒星导航仪(ASC)将帮助进行绘图工作,并帮助朱诺探测器在茫茫太空中保持准确的姿态指向。

  除此之外,朱诺探测器上搭载的"极区磁场探测设备包"中还包括朱诺高能粒子探测器(JEDI),木星极光分布实验设备(JADE),紫外分光计(UVS)以及一台无线电和等离子体波实验设备(WAVES)。这一整套设备将对木星磁场进行前所未有的高精度测量,考察其电磁和紫外辐射情况,以及木星极光中高能粒子的分布情况。而探测器搭载的朱诺相机(JCM)则将拍摄木星的彩色图像,这将有助于进行目视观察,选定观测目标以及对公众发布精美的木星图像。

  公众教育计划

  作为公众教育计划的一部分,朱诺探测器还将携带3个乐高玩偶一起飞向木星,这三个小人分别是罗马神话中的天神朱庇特(注:Jupiter,即英语中的木星),朱庇特的妻子朱诺(Juno,即探测器的名字),以及意大利著名天文学家伽利略,他对木星的观测做出过重要的开创性贡献,包括发现了木星的4颗最大的卫星,它们现在被称为"伽利略卫星"。

  事实上,首颗围绕木星运行的探测器便被命名为"伽利略号",除此之外,此次朱诺探测器还将携带一块由意大利航天局提供的伽利略箴言铭牌,上面有伽利略的头像,以及当年伽利略观测木星时纪录的笔记原文。

  探测器的名字"朱诺"是罗马神话中天神朱庇特的妻子,朱庇特施展法力用云雾遮住自己,但是朱诺却能看透这些云雾,了解朱庇特的真面目。因此探测器取这个名字也是借用其寓意,希望它能解开这颗云遮雾绕的气态巨行星隐藏的秘密。

  除了这些设备之外,朱诺还将使用其通讯设备考察木星的重力场,这是其"重力科学实验"项目的一部分。通过发射信号回地球并观察其多普勒效应,科学家们将能够考察木星重力场对信号的影响。

  太阳系的巨无霸:木星

  发射之后,朱诺探测器将在太空飞行5年时间,在经过最初的两年飞行之后,朱诺将于2013年10月再次重返地球,以便借助地球引力进行借力加速飞行,从而将其推向外太阳系。2016年8月,朱诺将进入木星极轨并随即开展为期14个月的探测工作。

  朱诺是第9颗访问木星的探测器。这颗庞大的气态巨行星是太阳系除太阳之外当之无愧的主宰:其质量相当于318个地球,体积更是地球的1300倍以上。木星距离太阳比地球远5倍,每4331个地球日(约合11.86年)围绕太阳公转一圈。作为一颗气态行星,木星由90%的氢和10%的氦组成,还有极微量的其他气体,包括甲烷和氨。

  木星目前已知拥有64颗卫星以及4道光环。其中最大的卫星是4颗所谓的伽利略卫星,它们都是在1609年或1610年间由意大利天文学家伽利略首先发现的。这是人类首次发现除地球之外有一个天体围绕另一个天体运行,这一点帮助当时的人们击破了地心说的魔咒。

  木星本身拥有绚丽的云带,其中含有结晶态的氨,其大气中的风速高达每秒100米。而木星大气中最广为人知的当然就属大红斑了。人们已经观测这个巨大的气旋长达180年,它却从未消退过。

  木星的探测先驱

  最早造访木星的探测器是美国宇航局的"先驱者-10号"。这艘飞船于1972年3月3日发射升空,并于1973年12月飞掠木星系,最近时距离仅有20万公里。

  先驱者-10号也是第一艘突破太阳逃逸速度的飞船,在飞掠木星之后,它继续向着太阳系之外飞去。2003年1月23日地面控制中心收到先驱者-10号飞船发来的最后一条信息,当时它距离地球约80亿公里。

  而此次作为最新探测器的朱诺,其主要任务是了解木星的起源和演化历程。借助其搭载的科学设备,朱诺探测器将调查木星是否存在一个固体内核,绘制木星的高强度磁场图,测量其深层大气中的水分和氨的成分,并对木星上的极光现象进行观察。朱诺探测器将大大加深我们对气态巨行星的形成以及它们对整个太阳系作用影响的理解。

  木星的起源和内部构造

  根据现有的主流理论,太阳系形成于星云的塌缩,其中大部分质量集中于中央位置的太阳。和太阳一样,木星的组成也是氢和氦,因此很显然木星必定形成于太阳系早期,因而能够捕获大量尚未散去的气体物质。但是至于这一过程具体是如何进行的,却存在争议。木星究竟是首先形成了一个原始"星子"(较小的原始行星)并借助其引力捕获周边物质,还是一团不稳定的尘埃云直接产生了塌缩并形成了木星?我们现在还无法分辨这两个理论孰是孰非。

  而如果朱诺探测器此次能帮助我们加深对这一方面的了解,在未来也将极大地有助于我们了解其他行星,包括地球最初的形成模式。

  和地球不同,木星强大的引力使其得以保存下来大量的原始物质,这就让我们得以追溯到太阳系的早期历史。通过对木星的引力场合磁场的测量,朱诺探测器将揭示木星的内部构造和测出其可能存在的固体内核的质量。

  大气

  由于云层阻挡,我们看不到木星的深处,科学家们想知道木星云层中那些色彩斑斓的云带,大红斑,大白斑究竟向下延伸到多少深度?它们是怎么形成的?朱诺探测器将进行木星全球大气运动情况观测,首次测量其深层气流的运动速度。并探测各不同云层深度上的化学成分,温度等数据。

  磁场

  在木星巨厚的大气层之下,气压是惊人的,科学家们认为在这样的条件下氢会被压缩成一种称为"金属氢"的奇异形态。这种奇异物质被认为是木星强大磁场的来源。而正是这个强大的磁场和高能粒子相互作用,产生了太阳系中最明亮的极光。朱诺探测器将直接对这些高能粒子进行取样,并通过紫外波段观测木星的极光现象。对于这样一颗和地球迥然不同行星极光现象的深入研究将帮助我们更好地理解极光现象产生的本质。

  美国宇航局喷气推进实验室(JPL)负责朱诺项目的管理。项目的首席科学家是来自宇航局西南研究所的斯科特·博尔顿(Scott Bolton)博士。洛克希德·马丁公司为飞船制造承包商。而意大利航天局则为飞船提供了红外分光计设备以及一部分无线电科学实验设备。(晨风)

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