“朱諾”號探測器：5年時光終到站

溫固華

每當我們在天氣晴朗的夜晚，仰望天空的時候，閃爍的群星就像一顆顆寶石，璀璨奪目、迷人眼球。

相信同學們都知道張衡數星星的故事，而且一定有同學也親自數過星星，這應該算是人類對星空最本能的一種好奇吧。隨著科技的日新月異，特別是空間技術的飛速發展，人類的好奇也被無限地放大，我們不單單想知道星星的數目，更想知道那些遙遠的星辰究竟長什么樣子。它們跟地球相似嗎？它們的上面是否有生命存在……

可惜的是，人類目前還不具備遠距離載人星際航行的能力，這就注定我們無法親自去研究那些美麗的星辰。不過，聰明的科學家還是想出了一個絕佳的辦法，發射探測器代替我們去觀測和研究那些星星。跟羅馬女神同名的“朱諾”號木星探測器就是眾多太空探測器的其中一個，它在靜默的宇宙中獨自飛行了將近5年，終于在2016年7月成功進入了木星軌道。

寓意深刻，服務木星

如果同學們對羅馬神話感興趣的話，對“朱諾”這個名字一定不會陌生，因為它是羅馬神話中眾神之王朱庇特（Jupiter）妻子的名字，而木星的英文名正是朱庇特（Jupiter）。

在神話故事中，朱庇特喜歡施展法力用云霧遮住自己，朱諾卻能看透這些云霧，了解朱庇特的真面目。因此探測器取這個名字也是借用其寓意，希望它能解開木星這顆云遮霧繞的氣態巨行星隱藏的秘密。

“朱諾”號木星探測器的發射是美國宇航局“新疆界計劃”實施的第二個探測項目，是專門針對木星制訂的太空探測項目，旨在研究、分析與木星相關的各種數據和問題，其中包括：木星是如何形成的？木星的內部結構究竟如何？木星大氣中含有多少水和氧氣？……

設備先進，功能強大

“朱諾”號主體像一個六邊形的盒子，攜帶著3塊太陽能板，每塊寬2.7米，長10米，大小相當于拖拉機的拖車。升空后一個小時內，3塊太陽能板將慢慢展開，這讓“朱諾”號看起來像一臺巨型的風車，媒體形象地把這3塊太陽能板稱為“太陽能翅膀”。

“朱諾”號太陽能板可提供14千瓦的電力，但進入木星軌道后，提供的電力僅為400瓦，只夠點亮少量電燈泡。因此，“朱諾”號上的科學儀器和機載計算機均高度節能，同時研究團隊還為“朱諾”號精心設計了環繞木星運行的軌道，使其盡可能多地接收陽光。

“朱諾”號上安裝有一臺主發動機、一臺雙推進發動機，還有12臺推力較小的調姿發動機。前者位于探測器的后部，主要用于較大軌道調整和減速制動，后者主要用于在飛行中精確調整姿態。

當然，最重要的還是“朱諾”號上裝載的9臺科學探測設備，它們分別是重力科學載荷、磁強計、微波輻射計、木星高能粒子探測器、木星極光分布實驗設備、等離子體電波設備、木星紅外極光繪圖儀、紫外成像光譜儀和“朱諾”相機。

知識小鏈接

1.重力科學載荷

重力科學載荷將賦予“朱諾”號探測木星引力場的能力，據此我們將探查木星的內部結構。

2.磁強計

磁強計讓“朱諾”號能夠繪制木星磁場的詳細三維立體結構圖。

3.微波輻射計

“朱諾”號的微波輻射計設備將穿透木星的云層，揭示其深部大氣的結構、成分和運動情況。

4.木星高能粒子探測器

木星高能粒子探測器將對空間中的高能粒子進行探測并觀察它們與木星磁場之間的相互作用。

5.木星極光分布實驗設備

木星極光分布實驗設備將與“朱諾”號搭載的部分其他設備合作，研究造成木星極光產生的粒子運動和機制過程。

6.等離子體電波設備

等離子體電波設備將測量木星磁層內部的無線電波與等離子體波信號，這將幫助我們理解木星磁場、大氣層和磁層之間的相互關聯。

7.木星紅外極光繪圖儀

木星紅外極光繪圖儀將對木星極光周圍的大氣進行觀察，幫助科學家理解磁場與極光之間的關聯。

8.紫外成像光譜儀

紫外成像光譜儀將拍攝木星極光的紫外波段圖像，與木星高能粒子探測器及木星極光分布實驗設備共同協作，幫助科學家們理解木星極光、粒子流和磁場之間的相互作用。

9.“朱諾”相機

“朱諾”相機將拍攝可見光波段木星的彩色圖像。

一路艱辛，不負使命

1796天，27億千米的飛行，“朱諾”號探測器于北京時間2016年7月5日成功進入木星軌道。

對于“朱諾”號來說，去一趟木星并不容易。先要克服地球重力，飛離地球后就需要克服太陽引力；靠近木星后，還得自燃發動機來減速進入木星軌道；在繞著木星飛行時，還必須小心木星周圍的強輻射和碎片區。

木星是太陽系八大行星中體積最大、自轉最快的行星。作為氣態行星，木星沒有實體表面，氣態物質密度隨深度的變大而不斷加大。巨大的體積和質量還讓木星同時擁有著太陽系八大行星中最強烈的輻射和最強大的磁場。磁場中的電子、質子和離子會以接近光速的速度圍繞著木星旋轉，可謂是太陽系中最惡劣的輻射環境。

非但如此，木星的周圍還有一個由無數宇宙碎片組成的木星環，“朱諾”號以每小時20萬千米的速度高速飛行，任何一個小碎片都足以對其造成致命傷害。

為了應對如此惡劣的條件，科學家為“朱諾”號量身打造了一個厚1厘米、重172千克的“鈦裝甲護盾”。“朱諾”號的大腦（指令與數據系統）和心臟（電力與數據分發系統）以及大約20套其他電子設備都在這個護盾的保護之下，能將它們遭受的輻射強度減弱800倍。當然它的處理器和電路也是經過防輻射處理的，一顆RAD750型抗輻射處理器可應對100萬倍足以致人死地的輻射劑量；抗輻射加固電路和傳感器屏蔽裝置也能進一步減弱輻射對電子設備的影響。即便如此，在任務過程中，高能電子仍可能穿透“護盾”，從而導致“朱諾”號徹底癱瘓。

為了盡量推遲這一階段的到來，“朱諾”號被設定為走盡可能長的軌道，以減弱輻射強度，減緩輻射劑量積累速度，避免不必要的損失，存活足夠長的時間。

5年時光，“朱諾”號木星探測器歷經艱險，終于到站，接下來等著它的是為期20個月的辛苦工作。我們有理由相信，越來越多的有關木星的數據將被傳送回地球，我們所要做的就是用好這些數據，不要辜負了“朱諾”號漫長而又艱辛的旅程。