飛行途中臨時(shí)更改任務(wù)計(jì)劃

美國(guó)新一代木星探測(cè)器——“朱諾”是2011年8月5日升空的。升空后1個(gè)小時(shí)內(nèi)，其上的3塊太陽(yáng)能陣慢慢展開(kāi)。它先圍繞太陽(yáng)飛行了兩年，然后于2013年10月回到地球附近做了一次地球借力飛越，再用3年時(shí)間飛往木星。2013年10月13日，“朱諾”在飛越地球時(shí)傳回了第一幅地球照片，展現(xiàn)人類家園的壯觀景象。這幅照片是“朱諾”環(huán)繞地球機(jī)動(dòng)過(guò)程中拍攝的。通過(guò)將地球的引力充當(dāng)彈弓，“朱諾”的速度從12.5萬(wàn)千米/小時(shí)提升到14萬(wàn)千米/小時(shí)，從而足以穿過(guò)小行星帶，進(jìn)入木星軌道。

在“朱諾”加速通過(guò)太陽(yáng)系時(shí)，有三股力量在拖拽著它，太陽(yáng)、地球和木星都是有影響的。有時(shí)，地球因?yàn)樽銐蚪咏蔀榱祟I(lǐng)先者。在多數(shù)情況下，太陽(yáng)對(duì)“朱諾”軌道的改變是最有影響力的。今年6月2日，“朱諾”穿越了木星與太陽(yáng)的引力邊界，即跨越了木星與太陽(yáng)的引力平衡點(diǎn)，此后，木星位于引力驅(qū)動(dòng)位置，即對(duì)“朱諾”產(chǎn)生最大影響的天體成變成了木星，使得該探測(cè)器不再回頭，一路飛向它最終的目的地——木星。

 “朱諾”的名字來(lái)自于古希臘與古羅馬神話，傳說(shuō)中的上天之神朱庇特(Jupiter，即英語(yǔ)中的木星)用云彩遮掩自己，隱藏自己的真容，但他的妻子——朱諾女神卻擁有神奇的力量，能夠穿透遮掩朱庇特的云霧，洞察其背后的真相。美國(guó)航空航天局選用這個(gè)名字來(lái)為這艘木星探測(cè)器命名，也是希望這個(gè)深空探測(cè)器能夠撥開(kāi)遮掩木星的重重迷霧，揭示其背后的真正本質(zhì)。

此前，美國(guó)曾用“伽利略”等探測(cè)器對(duì)木星進(jìn)行研究，但“朱諾”的任務(wù)是對(duì)木星內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)查?！爸熘Z”的軌道將穿過(guò)木星的南北磁極，這是此前深空探測(cè)器沒(méi)有抵達(dá)的地方，科學(xué)家認(rèn)為這里擁有木星強(qiáng)磁力和高能粒子的環(huán)境，能夠收集到更多關(guān)于木星磁場(chǎng)和重力場(chǎng)、內(nèi)部環(huán)境的數(shù)據(jù)。

2015年，美國(guó)航空航天局批準(zhǔn)了“朱諾”的任務(wù)更改計(jì)劃，將軌道周期調(diào)整為每14天一圈。軌道的調(diào)整意味著探測(cè)器要控制進(jìn)入木星軌道的速度和角度，讓探測(cè)器上的計(jì)算機(jī)分配發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火時(shí)間。修訂后的“朱諾”任務(wù)將延長(zhǎng)到20個(gè)月左右，科學(xué)家希望給“朱諾”更多的時(shí)間收集到木星的數(shù)據(jù)。

修訂一次任務(wù)需要花費(fèi)許多時(shí)間對(duì)軌道進(jìn)行精確計(jì)算，比如修改捕獲軌道的進(jìn)入速度、發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火的時(shí)間，讓“朱諾”重新進(jìn)入一條軌道上運(yùn)行。

試圖揭示木星形成演變過(guò)程

自1972年起，先驅(qū)者10號(hào)、旅行者1號(hào)和2號(hào)、“伽利略”、“新視野”等探測(cè)器對(duì)木星進(jìn)行了一些探測(cè)活動(dòng)，其中“伽利略” 是真正意義上的第一個(gè)木星探測(cè)器，其它是順道觀測(cè)，走馬觀花。這些觀測(cè)發(fā)現(xiàn)木星的組成情況和科學(xué)家們之前猜測(cè)的并不一樣。現(xiàn)在，仍有許多木星的問(wèn)題沒(méi)有搞清楚。例如，木星上有多少水或氧氣？木星巨大的磁場(chǎng)是如何產(chǎn)生的？木星的兩極看上去是怎樣的？等等。

“朱諾”的主要探測(cè)目標(biāo)，就是揭示木星的形成和演變過(guò)程。它也是繼美國(guó)1989年發(fā)射過(guò)專門探測(cè)木星的“伽利略”之后，世界第2個(gè)專用木星探測(cè)器?！百だ浴杯h(huán)繞木星飛行了34圈，對(duì)木星的大氣層進(jìn)行了測(cè)量，還發(fā)現(xiàn)了木星衛(wèi)星地下液態(tài)鹽水的存在證據(jù)，并觀測(cè)到木星衛(wèi)星上大規(guī)模的火山爆發(fā)等，獲得了大量有關(guān)木星的探測(cè)數(shù)據(jù)，最后于2003年9月按程序墜毀在木星上?！爸熘Z”繞木星軌道飛行37圈，隨后也將有意墜向木星，以免同木星的衛(wèi)星相撞，影響未來(lái)對(duì)木星的衛(wèi)星上生命的探測(cè)。

“朱諾”計(jì)劃在木星大橢圓極軌道上的輻射帶內(nèi)環(huán)繞，這比此前任何一個(gè)空間探測(cè)器都要靠近木星，為的是知道這個(gè)巨大的行星有多少水，什么引發(fā)了其如此強(qiáng)大的磁場(chǎng)，以及在其濃厚炙熱的空氣下有沒(méi)有一個(gè)固體內(nèi)核。它將測(cè)定木星稠密和渦動(dòng)不止的大氣中水的含量，因?yàn)樗枯^大可能意味著木星最早形成于太陽(yáng)系更邊遠(yuǎn)的位置，隨后才遷移到眼下所在位置?？茖W(xué)家目前還不能確定木星是有一個(gè)由重元素組成的固體內(nèi)核，還是完全由氣體構(gòu)成，“朱諾”將通過(guò)測(cè)量其磁場(chǎng)和引力場(chǎng)來(lái)研究這一問(wèn)題。

科學(xué)家們相信，木星是太陽(yáng)形成后第一個(gè)誕生的行星，盡管其確切是如何形成的并不知道。其中一個(gè)關(guān)鍵的缺失數(shù)據(jù)，就是在這個(gè)巨大的比地球繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)距離遠(yuǎn)5倍的行星里面有多少水。木星像太陽(yáng)一樣主要由氫和氦組成的還有少量的其他物質(zhì)，比如氧。科學(xué)家們相信氧和氫在一起結(jié)合成了水，水可以由此次“朱諾”攜帶的工具之一微波輻射計(jì)來(lái)檢測(cè)。

木星是太陽(yáng)系內(nèi)體積和質(zhì)量最大、自轉(zhuǎn)最快的一顆氣態(tài)行星。它的成分和太陽(yáng)極其相似，對(duì)木星的探測(cè)有可能使人類了解早期太陽(yáng)系的秘密?！爸熘Z”項(xiàng)目首席科學(xué)家斯科特·博爾頓說(shuō)，通過(guò)研究木星可以追溯太陽(yáng)系歷史的源頭，了解究竟是什么促使行星生成，為什么行星的成分與太陽(yáng)有區(qū)別。

木星有巨厚的大氣層，在這樣的條件下氫會(huì)被壓縮成一種稱為“金屬氫”的奇異形態(tài)，它可能是木星強(qiáng)大磁場(chǎng)的來(lái)源。由于這個(gè)強(qiáng)大的磁場(chǎng)和高能粒子相互作用，產(chǎn)生了太陽(yáng)系中最明亮的極光?！爸熘Z”能直接對(duì)這些高能粒子進(jìn)行取樣，并通過(guò)紫外波段觀測(cè)木星的極光現(xiàn)象。對(duì)于這樣一顆和地球迥然不同行星極光現(xiàn)象的深入研究，將幫助人類更好地理解極光現(xiàn)象產(chǎn)生的本質(zhì)。

總之，“朱諾”或許能幫助人類揭開(kāi)以下六大謎團(tuán)：木星是怎樣組成的？木星上有多少水？木星表層之下是什么樣的？木星是否有巖核？木星的磁性來(lái)源于哪里？木星上的極光現(xiàn)象。“朱諾”有望大大加深人類對(duì)氣態(tài)巨行星的形成以及它們對(duì)整個(gè)太陽(yáng)系作用影響的理解。

趣閑篇

隨身攜帶3個(gè)樂(lè)高玩具

有趣的是，“朱諾”還攜帶3個(gè)與木星“關(guān)系匪淺”的樂(lè)高玩具升空,它們價(jià)值1.5萬(wàn)美元，分別代表發(fā)現(xiàn)木星4個(gè)衛(wèi)星的意大利著名天文學(xué)家伽利略、代表羅馬神話中的天神朱庇特和朱庇特的妻子朱諾。與普通樂(lè)高積木不同，它們不是塑料，而是由鋁加工而成，確保能承受艱苦的太空旅程的同時(shí)，不會(huì)干擾“朱諾”儀器運(yùn)作。據(jù)悉，美國(guó)航空航天局希望通過(guò)這個(gè)小項(xiàng)目，促進(jìn)美國(guó)孩子對(duì)天文學(xué)的熱情。

另外，此次“朱諾”還攜帶了一塊由意大利航天局提供的伽利略箴言銘牌，上面有伽利略的頭像，以及當(dāng)年伽利略觀測(cè)木星時(shí)記錄的筆記原文，由環(huán)氧基樹(shù)脂牢牢粘合在“朱諾”的推進(jìn)器上。

小貼士

太陽(yáng)系中最大的行星

木星的質(zhì)量是除太陽(yáng)外太陽(yáng)系其余部分的大約兩倍，相當(dāng)于318個(gè)地球，體積更是地球的1300倍以上。木星每4331個(gè)地球日(約合11.86年)圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)一圈。作為一顆氣態(tài)行星，木星由90%的氫和10%的氦組成，還有極微量的其他氣體，包括甲烷和氨。木星目前已知擁有68顆衛(wèi)星以及4道光環(huán)。其中最大的衛(wèi)星是4顆所謂的伽利略衛(wèi)星，它們都是在1609年或1610年間由意大利天文學(xué)家伽利略首先發(fā)現(xiàn)的。這是人類首次發(fā)現(xiàn)除地球之外有一個(gè)天體圍繞另一個(gè)天體運(yùn)行。

木星本身?yè)碛薪k麗的云帶，其中含有結(jié)晶態(tài)的氨，其大氣中的風(fēng)速高達(dá)每秒100米。而木星大氣中最廣為人知的當(dāng)然就屬大紅斑了。人們已經(jīng)觀測(cè)這個(gè)巨大的氣旋長(zhǎng)達(dá)180年，它卻從未消退過(guò)。