APP下载

“朱诺”号探测器:5年时光终到站

2016-10-14温固华

科学启蒙 2016年10期
关键词:朱诺极光木星

温固华

每当我们在天气晴朗的夜晚,仰望天空的时候,闪烁的群星就像一颗颗宝石,璀璨夺目、迷人眼球。

相信同学们都知道张衡数星星的故事,而且一定有同学也亲自数过星星,这应该算是人类对星空最本能的一种好奇吧。随着科技的日新月异,特别是空间技术的飞速发展,人类的好奇也被无限地放大,我们不单单想知道星星的数目,更想知道那些遥远的星辰究竟长什么样子。它们跟地球相似吗?它们的上面是否有生命存在……

可惜的是,人类目前还不具备远距离载人星际航行的能力,这就注定我们无法亲自去研究那些美丽的星辰。不过,聪明的科学家还是想出了一个绝佳的办法,发射探测器代替我们去观测和研究那些星星。跟罗马女神同名的“朱诺”号木星探测器就是众多太空探测器的其中一个,它在静默的宇宙中独自飞行了将近5年,终于在2016年7月成功进入了木星轨道。

寓意深刻,服务木星

如果同学们对罗马神话感兴趣的话,对“朱诺”这个名字一定不会陌生,因为它是罗马神话中众神之王朱庇特(Jupiter)妻子的名字,而木星的英文名正是朱庇特(Jupiter)。

在神话故事中,朱庇特喜欢施展法力用云雾遮住自己,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,希望它能解开木星这颗云遮雾绕的气态巨行星隐藏的秘密。

“朱诺”号木星探测器的发射是美国宇航局“新疆界计划”实施的第二个探测项目,是专门针对木星制订的太空探测项目,旨在研究、分析与木星相关的各种数据和问题,其中包括:木星是如何形成的?木星的内部结构究竟如何?木星大气中含有多少水和氧气?……

设备先进,功能强大

“朱诺”号主体像一个六边形的盒子,携带着3块太阳能板,每块宽2.7米,长10米,大小相当于拖拉机的拖车。升空后一个小时内,3块太阳能板将慢慢展开,这让“朱诺”号看起来像一台巨型的风车,媒体形象地把这3块太阳能板称为“太阳能翅膀”。

“朱诺”号太阳能板可提供14千瓦的电力,但进入木星轨道后,提供的电力仅为400瓦,只够点亮少量电灯泡。因此,“朱诺”号上的科学仪器和机载计算机均高度节能,同时研究团队还为“朱诺”号精心设计了环绕木星运行的轨道,使其尽可能多地接收阳光。

“朱诺”号上安装有一台主发动机、一台双推进发动机,还有12台推力较小的调姿发动机。前者位于探测器的后部,主要用于较大轨道调整和减速制动,后者主要用于在飞行中精确调整姿态。

当然,最重要的还是“朱诺”号上装载的9台科学探测设备,它们分别是重力科学载荷、磁强计、微波辐射计、木星高能粒子探测器、木星极光分布实验设备、等离子体电波设备、木星红外极光绘图仪、紫外成像光谱仪和“朱诺”相机。

知识小链接

1.重力科学载荷

重力科学载荷将赋予“朱诺”号探测木星引力场的能力,据此我们将探查木星的内部结构。

2.磁强计

磁强计让“朱诺”号能够绘制木星磁场的详细三维立体结构图。

3.微波辐射计

“朱诺”号的微波辐射计设备将穿透木星的云层,揭示其深部大气的结构、成分和运动情况。

4.木星高能粒子探测器

木星高能粒子探测器将对空间中的高能粒子进行探测并观察它们与木星磁场之间的相互作用。

5.木星极光分布实验设备

木星极光分布实验设备将与“朱诺”号搭载的部分其他设备合作,研究造成木星极光产生的粒子运动和机制过程。

6.等离子体电波设备

等离子体电波设备将测量木星磁层内部的无线电波与等离子体波信号,这将帮助我们理解木星磁场、大气层和磁层之间的相互关联。

7.木星红外极光绘图仪

木星红外极光绘图仪将对木星极光周围的大气进行观察,帮助科学家理解磁场与极光之间的关联。

8.紫外成像光谱仪

紫外成像光谱仪将拍摄木星极光的紫外波段图像,与木星高能粒子探测器及木星极光分布实验设备共同协作,帮助科学家们理解木星极光、粒子流和磁场之间的相互作用。

9.“朱诺”相机

“朱诺”相机将拍摄可见光波段木星的彩色图像。

一路艰辛,不负使命

1796天,27亿千米的飞行,“朱诺”号探测器于北京时间2016年7月5日成功进入木星轨道。

对于“朱诺”号来说,去一趟木星并不容易。先要克服地球重力,飞离地球后就需要克服太阳引力;靠近木星后,还得自燃发动机来减速进入木星轨道;在绕着木星飞行时,还必须小心木星周围的强辐射和碎片区。

木星是太阳系八大行星中体积最大、自转最快的行星。作为气态行星,木星没有实体表面,气态物质密度随深度的变大而不断加大。巨大的体积和质量还让木星同时拥有着太阳系八大行星中最强烈的辐射和最强大的磁场。磁场中的电子、质子和离子会以接近光速的速度围绕着木星旋转,可谓是太阳系中最恶劣的辐射环境。

非但如此,木星的周围还有一个由无数宇宙碎片组成的木星环,“朱诺”号以每小时20万千米的速度高速飞行,任何一个小碎片都足以对其造成致命伤害。

为了应对如此恶劣的条件,科学家为“朱诺”号量身打造了一个厚1厘米、重172千克的“钛装甲护盾”。“朱诺”号的大脑(指令与数据系统)和心脏(电力与数据分发系统)以及大约20套其他电子设备都在这个护盾的保护之下,能将它们遭受的辐射强度减弱800倍。当然它的处理器和电路也是经过防辐射处理的,一颗RAD750型抗辐射处理器可应对100万倍足以致人死地的辐射剂量;抗辐射加固电路和传感器屏蔽装置也能进一步减弱辐射对电子设备的影响。即便如此,在任务过程中,高能电子仍可能穿透“护盾”,从而导致“朱诺”号彻底瘫痪。

为了尽量推迟这一阶段的到来,“朱诺”号被设定为走尽可能长的轨道,以减弱辐射强度,减缓辐射剂量积累速度,避免不必要的损失,存活足够长的时间。

5年时光,“朱诺”号木星探测器历经艰险,终于到站,接下来等着它的是为期20个月的辛苦工作。我们有理由相信,越来越多的有关木星的数据将被传送回地球,我们所要做的就是用好这些数据,不要辜负了“朱诺”号漫长而又艰辛的旅程。

猜你喜欢

朱诺极光木星
飞向木星
五彩斑斓的木星
基于U-net的紫外极光观测极光卵形态提取
朱诺号:我到木星两年了
极光之上的来客
木星
大力士“木星”
进击吧,“朱诺”号
“朱诺”变轨时间将推至明年2月
古有“嫦娥”奔月 今朝“朱诺”寻夫——“朱诺”成功进入木星轨道