欧洲首次木星任务准备从南美洲发射

由柏拉图重新发布

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欧洲航天局的木星冰卫星探测器（JUICE）已准备好在阿丽亚娜 5 号火箭的有效载荷整流罩内发射。阿丽亚娜 5 号有效载荷整流罩上的插图是儿童艺术比赛的获奖作品，由来自乌克兰的八岁女孩亚里娜 (Yaryna) 绘制。信用：
欧空局-曼努埃尔·佩杜索

欧洲航天局耗资 1.7 亿美元的机器人木星冰卫星探索任务已准备好于周四从法属圭亚那升空，开始对太阳系最大行星的为期八年的巡航，然后成为 2030 年代首个绕木星卫星运行的航天器。

该任务的缩写为 JUICE，携带高分辨率相机和探地雷达来绘制木星三颗最大卫星（木卫三、木卫四和木卫二）的冰冻地貌，并配备一套光谱仪来测量其成分冰冷的外壳。发射后，JUICE 航天器将部署一个类似昆虫的天线阵列和带有传感器的吊杆，以研究木星及其卫星周围的粒子和动态等离子体场。

“我们将探索木星及其冰冷的卫星，即木卫二、木卫三和木卫四，特别关注木卫三，它是太阳系中一个独特的天体，是唯一具有磁场的卫星，也是太阳系中最大的卫星系统”，欧洲航天局 JUICE 任务项目科学家 Olivier Witasse 说道。 “主要目标是了解木星这样的巨行星周围的冰冷卫星中是否存在适宜居住的环境。”

科学家认为木卫二、木卫三和木卫四的冰壳下蕴藏着液态水海洋。

维塔斯说：“我们将特别描述冰冷卫星内部的液态水海洋的特征。” “所以问题是，这些海洋位于哪里，距卫星表面有多远，海洋的深度是多少？我们有多少水？这水的成分是什么？”

JUICE拥有10种由欧洲、美国和日本的研究团队开发的科学仪器。据欧空局称，该任务配备了“有史以来飞往外太阳系的最强大的遥感、地球物理和现场有效载荷补充”。

意大利主导的雷达探测仪将探测覆盖木星卫星的冰壳，揭示地表以下 6 英里（9 公里）深处的结构。 JUICE 的主相机将拍摄木星的云图案、环以及欧罗巴、木卫四和木卫三的混乱和坑坑洼洼的地形。

“为了了解这个宜居性问题，我们需要在全球范围内探索木星系统，”维塔斯说。 “所以要研究木星、它的大气层、它的天气、它强大的旋转磁场、火山卫星木卫一、系统中的其他卫星，以及所有这些天体如何相互连接。”

JUICE 航天器由空中客车公司制造，封装在阿丽亚娜航天公司的阿丽亚娜 5 号发射器的鼻锥内，将于东部夏令时间上午 8:15:01（世界标准时间 1215:01）从圭亚那航天中心（位于法国库鲁的欧洲运营航天港）升空圭亚那。阿丽亚娜 5 号将通过其氢燃料主发动机和两个侧面安装的固体火箭助推器提供 2.9 万磅的推力从发射台上一跃而下。

欧洲火箭正在与 JUICE 航天器一起进行倒数第二次飞行。载有两颗通信卫星的阿丽亚娜 5 号最后一次发射定于 6 月进行，届时主力火箭将退役，取而代之的是仍在开发中的欧洲新一代阿丽亚娜 XNUMX 号火箭。

阿丽亚娜 5 号是世界上最强大的实用火箭之一，已执行 115 次任务，其中包括 2021 年圣诞节历史性的詹姆斯·韦伯太空望远镜发射。

圭亚那航天中心洁净室内的 JUICE 航天器。图片来源：ESA/CNES/Arianespace/P。博登

重 13,141 磅（5,961 公斤）的 JUICE 航天器将乘坐阿丽亚娜 5 号火箭飞行近 28 分钟，获得足够的速度提升以逃离地球引力并进入太阳系。与阿丽亚娜 5 号的上级分离后，JUICE 将联系地面站并展开其两个发电太阳能电池阵列机翼，每个机翼均以独特的十字形排列。

太阳能电池板是迄今为止为星际飞船建造的最大的太阳能电池板，从一端到另一端延伸近 89 英尺（27.1 米），面积为 915 平方英尺（85 平方米）。它们的大尺寸将使 JUICE 能够为木星上的航天器及其科学仪器产生足够的电力，木星距离太阳的距离大约是地球距离太阳的五倍。该航天器的 23,560 个太阳能电池将产生 850 瓦的电力。

ESA 官员在 JUICE 新闻资料中写道：“在地球上，这样的（太阳能电池阵列）表面区域可以为整条道路的房屋供电，但在木星上，它只能为单个微波炉供电一次。”

欧洲航天局位于德国达姆施塔特的航天器操作中心的地面控制人员将监督 JUICE 前往木星的巡航。发射后的前 17 天将包括一系列仪器、天线和吊杆部署。

“JUICE 是一艘花费了过去十年大部分时间来设计和开发的航天器，现在已准备好在阿丽亚娜 5 号运载火箭上发射，”欧空局负责 JUICE 任务的有效载荷系统工程师亚历山德罗·阿泽伊 (Alessandro Atzei) 说。 “所以我们谈论的是相当大的航天器，具有许多真正引人注目的关键特征。非常大的高增益天线，巨大的太阳能电池阵，85平方米，还有很多很多可展开的吊杆。因此，发射后，需要做大量工作来确保一切都得到正确部署，以便我们可以开始我们的任务。”

欧空局选择JUICE发展使命 2012年，在该机构宇宙愿景空间科学计划的资金竞赛中，击败了关于X射线天体物理观测站和引力波探测器任务的提案。

尽管阿丽亚娜 5 号火箭提供了巨大的推动力，但 JUICE 航天器不会直接前往木星。它将绕太阳一周，然后于 2024 年 XNUMX 月返回飞越地球和月球，这一动作利用重力开始重塑探测器的轨道。此次飞越将是航天器首次对地球和月球进行重力辅助机动。

计划于 2025 年 2026 月对金星进行类似的重力辅助飞越，随后在 2029 年和 2031 年再进行两次地球飞越。在任务的成败时刻，JUICE 将启动其主发动机，通过木星的引力将其带入轨道35 年 XNUMX 月。这一里程碑将开始对木卫三、木卫四和木卫二进行 XNUMX 次飞越，精确测量木卫二全球冰盖的厚度并寻找有机分子。

“木星，它确实是一个微型太阳系，”维塔斯说。

然后，在 2034 年，JUICE 将机动进入木卫三周围的轨道进行详细调查。

该航天器将尝试确认木卫三上深层地下海洋的存在。主要由德国资助的激光高度计仪器将测量潮汐变形，以帮助科学家更多地了解木卫三假设的内部海洋，并为太阳系最大卫星的全球地形图收集数据。

JUICE 的仪器将创建其冰冷表面的高分辨率地图，并研究木卫三的磁场。当 JUICE 燃料不足时，地面控制器将引导航天器与木卫三发生碰撞，以确保它不会污染木星系统中的任何其他卫星，这可能会阻碍未来寻找生命的任务。

JUICE 的许多目标都是继 NASA 伽利略任务的发现之后实现的，该任务于 1995 年至 2003 年巡视了木星系统。

JUICE 任务在木星上并不孤单。 NASA 计划于 2024 年 XNUMX 月从佛罗里达州肯尼迪航天中心发射自己的价值数十亿美元的木星航天器 Europa Clipper。

Europa Clipper 将使用更强大的火箭——SpaceX 的 Falcon Heavy 发射升空，并于 2030 年 XNUMX 月抵达木星轨道，比 JUICE 提前一年。这两项任务是互补的，JUICE 专注于木卫三，而木卫二快艇则准备研究木卫二，木卫二是太阳系其他地方最适合居住的世界之一。

“木星，它确实是一个微型太阳系，”维塔斯说。