刘声远

美国宇航局“欧罗巴剪刀号”飞船定于2030年前后发射。它将在环绕木星的轨道中实施飞近探测，探索木星的“伽利略卫星”之一 —— 欧罗巴。

据国际媒体2017年6月披露，由美国宇航局研发、包含一艘轨道器和一艘可能的登陆器的行星际任务——“欧罗巴剪刀号”正在紧锣密鼓进行中。“欧罗巴剪刀号”飞船（以下简称欧罗巴剪刀号）定于2030年前后发射，其研发目的是：通过一艘登陆器和一系列在环绕木星轨道中的飞近探测，探索木星的“伽利略卫星”之一——欧罗巴（木卫二）。

伽利略卫星

伽利略卫星是指木星最亮的四颗卫星：依娥（木卫一）、欧罗巴（木卫二）、加尼美得（木卫三）和卡里斯托（木卫四）。这四颗木卫由意大利科学家伽利略在1610年1月率先观测到，并于1610年3月由他确认为木星的卫星（木卫），它们也是被发现环绕另一颗行星的首批天体。

任务酝酿

在2017年3月7日之前，“欧罗巴剪刀号”任务的原定名称一直是“欧罗巴多次飞近任务”。美国宇航局1989年10月发射的“伽利略号”飞船，曾在木星轨道中对木星系统进行过8年观测。它发现了欧罗巴存在一个地下海洋的迹象。美国宇航局起初设想的欧罗巴探测器，例如“欧罗巴轨道器”和“含冰木卫轨道器”等，都打算把探测器送进环绕欧罗巴本身的轨道。然而，由于欧罗巴轨道中存在木星磁层辐射的强烈影响，科学家后来决定采取更安全的方式：让探测器进入环绕木星的轨道，在其中对欧罗巴实施多次飞近。由此被称为“欧罗巴多次飞近任务”的这项任务，开始时是由美国宇航局喷气动力实验室和美国约翰斯·霍普金斯大学的应用物理实验室联袂执行的。

该任务将是对欧洲空间局（简称欧空局）“含冰木卫探索者号”任务的补充。“含冰木卫探索者号”飞船将飞近欧罗巴两次，飞近卡里斯托多次，然后进入环绕加尼美得的一条轨道。“含冰木卫探索者号”的预定发射时间与“欧罗巴剪刀号”相仿，但前者的巡航阶段持续时间是后者的3倍长。

“欧罗巴剪刀号”任务中的欧罗巴剪刀号轨道器，将携带由9部仪器组成的科学负载，这些仪器分别由美国宇航局喷气动力实验室、美国约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室、美国西南研究院、美国得克萨斯州大学、美国亚利桑那州大学和美国科罗拉多大学波德分校提供。

科学家认为，欧罗巴是太阳系中有可能存在微生物地外生命的地方之一。在“伽利略号”飞船取得一系列发现后，美国宇航局喷气动力实验室立即进行预备性跟进任务研究，其中设想的欧罗巴飞行器包括“含冰木卫轨道器”（预算为160亿美元）、“木卫欧罗巴轨道器”（预算为43亿美元）、一艘预算为20亿美元的未具名轨道器和一艘多次飞近飞行器——“欧罗巴剪刀号”。“欧罗巴剪刀号”任务目前依然处于筹划阶段，其成本估计已达20亿美元。

2013年3月，美国官方批准用7500万美元扩充对“欧罗巴剪刀号”任务探测活动的筹划，完善对探测目标的确定，资助预备性仪器研发。2014年5月，美国众议院将“欧罗巴多次飞近任务”的年度预算从1000万美元陡增至1亿美元，用于任务架构的预备性组建。2015年4月，美国宇航局请欧空局提交后者的欧罗巴探测器构想，考虑这两大机构的欧罗巴探测器是否可以一起飞行。美国宇航局提出，欧空局的欧罗巴探测器可以是一艘简单的探测器，也可以是一艘撞击器或登陆器。欧空局内部对此建议和可能的投资进行了评估，目的是调查两局是否能再度进行像“卡西尼-惠更斯”任务那样成功的合作。

2015年5月，美国宇航局选定了欧罗巴剪刀号将搭载的9部科学仪器。它们将在之后3年里研发，投资大约为1.1亿美元。2015年6月，美国宇航局批准了“欧罗巴剪刀号”任务构想，同意欧罗巴剪刀号轨道器进入形成阶段。2016年1月，美国宇航局同意为欧罗巴剪刀号轨道器配备登陆器。2017年2月，该任务从阶段A转至阶段B（阶段B是任务的预备性设计阶段）。

为什么叫“欧罗巴剪刀号”？

根据美国宇航局2017年3月发布的消息，“欧罗巴剪刀号”中的“剪刀”指的是19世纪航行于地球海洋中的飞剪船，这种三桅船以其优雅和快捷而闻名。

三方合作变成美方单干

“欧罗巴剪刀号”源自由美国宇航局、欧空局和日本航天局共同参与的一项任务。该任务名为“欧罗巴-木星系统拉普拉斯任务”，一共包括两艘探测器——美国宇航局的“木星欧罗巴轨道器”和欧空局的“木星-加尼美得轨道器”，计划发射时间是2020年。

最后，由于与美方在太空探索理念方面的冲突，欧空局和日航局都退出了这项合作。欧空局原先决定参与这项合作，是因为该局的“2015-2025宇宙视觉”计划，该计划包含了欧洲科学界未来最迫切的太空探索目标。但美方的目标与此不一致，于是欧空局宣布退出合作。

欧空局随即展开自己的独立任务——“木星含冰卫星探索者”，其探索焦点是加尼美得、卡里斯托和欧罗巴。这项任务最终获准，探测器的预计发射时间是2022年，预计在2030年到达木星系统。与此同时，美国宇航局和美国科学界联合设想了一条飞行路径，来执行一项成本更低的环绕任务——“欧罗巴多次飞近任务”。该任务在2015年被美国政府批准由宇航局进行进一步研发，同年，美国國会请宇航局考虑是否为该任务添加一艘登陆器。

2017年初，由“欧罗巴多次飞近任务”改名的“欧罗巴剪刀号”任务进入阶段B设计。到了这一阶段，飞船工程师必须确定飞船组件的详细设计方案和预计要搭载的船上仪器。该任务面临的最大挑战中，包括应对严苛的辐射环境和确保飞船绝对清洁（达到宇航局的行星保护指南要求）。然而，在2017年3月发布的2018年美国总统预算请求中，未批准为欧罗巴剪刀号增加登陆器。endprint