“朱諾”號(hào)探測(cè)器：5年時(shí)光終到站

溫固華

每當(dāng)我們?cè)谔鞖馇缋实囊雇?，仰望天空的時(shí)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(xué)們都知道張衡數(shù)星星的故事，而且一定有同學(xué)也親自數(shù)過星星，這應(yīng)該算是人類對(duì)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(shù)的飛速發(fā)展，人類的好奇也被無(wú)限地放大，我們不單單想知道星星的數(shù)目，更想知道那些遙遠(yuǎn)的星辰究竟長(zhǎng)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(yuǎn)距離載人星際航行的能力，這就注定我們無(wú)法親自去研究那些美麗的星辰。不過，聰明的科學(xué)家還是想出了一個(gè)絕佳的辦法，發(fā)射探測(cè)器代替我們?nèi)ビ^測(cè)和研究那些星星。跟羅馬女神同名的“朱諾”號(hào)木星探測(cè)器就是眾多太空探測(cè)器的其中一個(gè)，它在靜默的宇宙中獨(dú)自飛行了將近5年，終于在2016年7月成功進(jìn)入了木星軌道。

寓意深刻，服務(wù)木星

如果同學(xué)們對(duì)羅馬神話感興趣的話，對(duì)“朱諾”這個(gè)名字一定不會(huì)陌生，因?yàn)樗橇_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(cè)器取這個(gè)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(tài)巨行星隱藏的秘密。

“朱諾”號(hào)木星探測(cè)器的發(fā)射是美國(guó)宇航局“新疆界計(jì)劃”實(shí)施的第二個(gè)探測(cè)項(xiàng)目，是專門針對(duì)木星制訂的太空探測(cè)項(xiàng)目，旨在研究、分析與木星相關(guān)的各種數(shù)據(jù)和問題，其中包括：木星是如何形成的？木星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)究竟如何？木星大氣中含有多少水和氧氣？……

設(shè)備先進(jìn)，功能強(qiáng)大

“朱諾”號(hào)主體像一個(gè)六邊形的盒子，攜帶著3塊太陽(yáng)能板，每塊寬2.7米，長(zhǎng)10米，大小相當(dāng)于拖拉機(jī)的拖車。升空后一個(gè)小時(shí)內(nèi)，3塊太陽(yáng)能板將慢慢展開，這讓“朱諾”號(hào)看起來(lái)像一臺(tái)巨型的風(fēng)車，媒體形象地把這3塊太陽(yáng)能板稱為“太陽(yáng)能翅膀”。

“朱諾”號(hào)太陽(yáng)能板可提供14千瓦的電力，但進(jìn)入木星軌道后，提供的電力僅為400瓦，只夠點(diǎn)亮少量電燈泡。因此，“朱諾”號(hào)上的科學(xué)儀器和機(jī)載計(jì)算機(jī)均高度節(jié)能，同時(shí)研究團(tuán)隊(duì)還為“朱諾”號(hào)精心設(shè)計(jì)了環(huán)繞木星運(yùn)行的軌道，使其盡可能多地接收陽(yáng)光。

“朱諾”號(hào)上安裝有一臺(tái)主發(fā)動(dòng)機(jī)、一臺(tái)雙推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)，還有12臺(tái)推力較小的調(diào)姿發(fā)動(dòng)機(jī)。前者位于探測(cè)器的后部，主要用于較大軌道調(diào)整和減速制動(dòng)，后者主要用于在飛行中精確調(diào)整姿態(tài)。

當(dāng)然，最重要的還是“朱諾”號(hào)上裝載的9臺(tái)科學(xué)探測(cè)設(shè)備，它們分別是重力科學(xué)載荷、磁強(qiáng)計(jì)、微波輻射計(jì)、木星高能粒子探測(cè)器、木星極光分布實(shí)驗(yàn)設(shè)備、等離子體電波設(shè)備、木星紅外極光繪圖儀、紫外成像光譜儀和“朱諾”相機(jī)。

知識(shí)小鏈接

1.重力科學(xué)載荷

重力科學(xué)載荷將賦予“朱諾”號(hào)探測(cè)木星引力場(chǎng)的能力，據(jù)此我們將探查木星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

2.磁強(qiáng)計(jì)

磁強(qiáng)計(jì)讓“朱諾”號(hào)能夠繪制木星磁場(chǎng)的詳細(xì)三維立體結(jié)構(gòu)圖。

3.微波輻射計(jì)

“朱諾”號(hào)的微波輻射計(jì)設(shè)備將穿透木星的云層，揭示其深部大氣的結(jié)構(gòu)、成分和運(yùn)動(dòng)情況。

4.木星高能粒子探測(cè)器

木星高能粒子探測(cè)器將對(duì)空間中的高能粒子進(jìn)行探測(cè)并觀察它們與木星磁場(chǎng)之間的相互作用。

5.木星極光分布實(shí)驗(yàn)設(shè)備

木星極光分布實(shí)驗(yàn)設(shè)備將與“朱諾”號(hào)搭載的部分其他設(shè)備合作，研究造成木星極光產(chǎn)生的粒子運(yùn)動(dòng)和機(jī)制過程。

6.等離子體電波設(shè)備

等離子體電波設(shè)備將測(cè)量木星磁層內(nèi)部的無(wú)線電波與等離子體波信號(hào)，這將幫助我們理解木星磁場(chǎng)、大氣層和磁層之間的相互關(guān)聯(lián)。

7.木星紅外極光繪圖儀

木星紅外極光繪圖儀將對(duì)木星極光周圍的大氣進(jìn)行觀察，幫助科學(xué)家理解磁場(chǎng)與極光之間的關(guān)聯(lián)。

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(cè)器及木星極光分布實(shí)驗(yàn)設(shè)備共同協(xié)作，幫助科學(xué)家們理解木星極光、粒子流和磁場(chǎng)之間的相互作用。

9.“朱諾”相機(jī)

“朱諾”相機(jī)將拍攝可見光波段木星的彩色圖像。

一路艱辛，不負(fù)使命

1796天，27億千米的飛行，“朱諾”號(hào)探測(cè)器于北京時(shí)間2016年7月5日成功進(jìn)入木星軌道。

對(duì)于“朱諾”號(hào)來(lái)說(shuō)，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(yáng)引力；靠近木星后，還得自燃發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)減速進(jìn)入木星軌道；在繞著木星飛行時(shí)，還必須小心木星周圍的強(qiáng)輻射和碎片區(qū)。

木星是太陽(yáng)系八大行星中體積最大、自轉(zhuǎn)最快的行星。作為氣態(tài)行星，木星沒有實(shí)體表面，氣態(tài)物質(zhì)密度隨深度的變大而不斷加大。巨大的體積和質(zhì)量還讓木星同時(shí)擁有著太陽(yáng)系八大行星中最強(qiáng)烈的輻射和最強(qiáng)大的磁場(chǎng)。磁場(chǎng)中的電子、質(zhì)子和離子會(huì)以接近光速的速度圍繞著木星旋轉(zhuǎn)，可謂是太陽(yáng)系中最惡劣的輻射環(huán)境。

非但如此，木星的周圍還有一個(gè)由無(wú)數(shù)宇宙碎片組成的木星環(huán)，“朱諾”號(hào)以每小時(shí)20萬(wàn)千米的速度高速飛行，任何一個(gè)小碎片都足以對(duì)其造成致命傷害。

為了應(yīng)對(duì)如此惡劣的條件，科學(xué)家為“朱諾”號(hào)量身打造了一個(gè)厚1厘米、重172千克的“鈦裝甲護(hù)盾”?！爸熘Z”號(hào)的大腦（指令與數(shù)據(jù)系統(tǒng)）和心臟（電力與數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)）以及大約20套其他電子設(shè)備都在這個(gè)護(hù)盾的保護(hù)之下，能將它們?cè)馐艿妮椛鋸?qiáng)度減弱800倍。當(dāng)然它的處理器和電路也是經(jīng)過防輻射處理的，一顆RAD750型抗輻射處理器可應(yīng)對(duì)100萬(wàn)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(jìn)一步減弱輻射對(duì)電子設(shè)備的影響。即便如此，在任務(wù)過程中，高能電子仍可能穿透“護(hù)盾”，從而導(dǎo)致“朱諾”號(hào)徹底癱瘓。

為了盡量推遲這一階段的到來(lái)，“朱諾”號(hào)被設(shè)定為走盡可能長(zhǎng)的軌道，以減弱輻射強(qiáng)度，減緩輻射劑量積累速度，避免不必要的損失，存活足夠長(zhǎng)的時(shí)間。

5年時(shí)光，“朱諾”號(hào)木星探測(cè)器歷經(jīng)艱險(xiǎn)，終于到站，接下來(lái)等著它的是為期20個(gè)月的辛苦工作。我們有理由相信，越來(lái)越多的有關(guān)木星的數(shù)據(jù)將被傳送回地球，我們所要做的就是用好這些數(shù)據(jù)，不要辜負(fù)了“朱諾”號(hào)漫長(zhǎng)而又艱辛的旅程。