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www.2492777.com 2朱诺号探测器成功抵达木星。图片来源:NASA

2011年8月4日晚,美国佛罗里达州卡纳拉尔角空军站,整装待发的木星探测器"朱诺"。它将于2016年7月4日进入木星轨道展开深入测量。美国曾于1989年发射过一颗木星探测器"伽利略"号,获得了大量的探测数据。"伽利略"号已于2003年9月按程序在木星坠毁。"朱诺"是美宇航局"新疆界计划"实施的第二个探测项目。第一个是2006年4月发射的"新视野号"探测器,它如今还在飞往冥王星的途中。(盖蒂图片社)

经过近5年的太空航行,美国航空航天局(NASA)的朱诺号(Juno)探测器,成功飞抵太阳系最大的行星——木星。持续35分钟的主引擎点火减速之后,北京时间今天(7月5日)中午11:53,朱诺号探测器成功进入环绕木星运转的轨道。

木星探索:16年后再度出发

我们上一次、也是唯一的一次端详木星的芳容是在16年前。1995年,一枚探测器从美国航空航天局(NASA)的伽利略号飞船上发射。它奋不顾身地跃进木星的云层,在壮烈牺牲前通过无线电传回了一串让人浮想联翩的数据,几乎是声嘶力竭的呐喊:“更多精彩,稍后继续……”

如今NASA再次聚焦木星,希望获得有关太阳系早期发展的蛛丝马迹。上周五(2011年8月5日)美国佛罗里达州的卡纳拉尔角空军站一艘名叫“朱诺”(Juno)的木星探测器发射升空。它将于2016年7月4日进入木星轨道,并用一年时间进行引力场、磁场以及木星大气湿度的测量。

朱诺“Juno”,古罗马神话中主神朱庇特“Jupiter”之妻,相当于希腊神话中的赫拉与宙斯。而木星的拉丁名正是“Jupiter”。将木星探测器命名为 Juno,颇几分浪漫色彩。

尽管前方还有漫长的等待,但科学家无不对“朱诺计划”抱有很大的期望。这将是一次耗资11亿美元的探索之旅。2003年,为了防止带有地球细菌的木星探测器“伽利略号”污染木星卫星的自然环境,控制人员引导它坠入木星大气层焚毁。

朱诺号上的主引擎Leros-1b能够提供645牛顿的推力,持续35分钟的点火让探测器的速度减慢了542米/秒,使得探测器能够被木星的引力所俘获。点火完成后不久,朱诺号调整了姿态,以便让阳光再次照射到探测器携带的超大太阳能板上,为朱诺号接下来的科学探测提供电力。

木星"朱庇特":掌握太阳系历史与生命之奥秘的巨行星

木星是气态巨行星,重量相当于太阳系其他所有行星加起来的两倍!木星表面由太阳形成时剩余的尘埃和气体构成,内部仍然完好地保存着45亿年前太阳系形成时的成分。木星的形成很可能早于太阳系其它行星,再加上引力巨大,现在木星上还束缚有诞生之初俘获的物质。因此,木星对科学家有着独特的吸引力。

与地球不同,木星的超大质量使得它的原始成分得以保留下来,这为我们提供了一条回溯太阳系历史的途径。要想了解太阳的形成是如何过渡到行星诞生的,就必须弄清楚木星的成分及形成过程。

天文学家普遍认为太阳的诞生始于一片氢云的坍缩,类似的星际氢云在银河系的其他位置也能找到。氢云在坍缩过程中开始自转,转动使新生的太阳周围形成了一圈平整的圆盘,这些剩余物质结合成了行星。

但这些剩余物质究竟是什么呢?没有人说得清楚。

许多在太阳系中徘徊的航天器都在寻找太阳系幼年时期的遗迹。之前在彗星、小行星中找,现在轮到木星了。虽然科学家能够解释地球上氢和氦的由来,但其实一些原子量较大的元素,如碳、氧、铁、氮,才是构建万物的关键。

“生命的形成仍然是个谜,”朱诺计划的首席科学家史考特 • 博尔顿(Scott Bolton)博士说道:“我们看到的、闻到的、摸到的一切,这些维持我们生存的物质,多多少少都是说不清楚的。”

未来几个月内,朱诺号的任务及科学团队将对探测器上的子系统进行最终的检测,对科学设备进行最终调试,并开始采集一些科学数据。

木星探测器"朱诺": 奔赴奥秘深处的不归之旅

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木星探测器“朱诺”。设计强调了环保特色,在长达20亿英里的旅程中供电全部由3个巨型太阳能板提供。

早在伽利略号发射之前,天文学家就已经通过观测数据发现木星中重元素的含量比太阳更高。科学家推测,这是因为太阳形成后的剩余物质中存在冰晶,参与木星形成的冰晶中可能包裹了重元素。然而,伽利略号探测器的测量结果却推翻了这种假设。

实际上,之前所有有关行星形成的理论都被推翻了,博尔顿博士说,我们一个个目瞪口呆:“啊,那怎么办?”宇宙规律出其不意地打击了我们。

目前有一种“金属氢理论”认为,木星内部巨大的压力能使氢变成一种液态的金属,形成重元素核。这次探测将对木星的引力场与磁场展开测量,寻找可能的证据。

水的含量对于检验目前太阳系形成过程的理论至关重要。伽利略号的大气探测器几乎没有检测到木星上有水的存在。“朱诺”将通过测量木星发射的微波强度来计算云层的含水量。

测量过程中,“朱诺”将会沿着压扁的椭圆形轨道俯冲到距离云顶仅3100英里(约4989千米)的地方,在33次绕行中对木星内部展开全方位的观测。朱诺的轨道与伽利略号不同,它会经过木星的南北极,第一次近距离观测木星上的极光。

探测器上的电子仪器都有钛制穹顶保护,但最终还是会被木星周围的强辐射破坏。到那时,“朱诺”将像前任“伽利略”一样,撞向木星坠毁。

在8月3日举行的新闻发布会上,博尔顿博士透露,“朱诺”将携带一块伽利略的纪念铭牌——他是第一个透过望远镜观察木星的科学家。同行的还有三个铝制的乐高小人,分别是伽利略、朱诺和手持闪电的朱庇特。

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新闻发布会上展示的乐高小人,它们已经随木星探测器“朱诺”一起,驶向太阳系深处。从左到右依次是手持闪电的朱庇特、朱诺和伽利略。

刊物: 《纽约时报》网站,2011年8月4日
导读者: 莱尼
原文: 请看这里
图片来源: 【列表小图】 《纽约时报》网站;【内文大图】盖蒂图片社

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木星探测史

朱诺号并不是第一个抵达木星的探测器。在此之前,已经有好几个航天器从木星附近路过,最早的一个是1973年飞掠木星的先驱者10号。甚至,朱诺号也并非第一个环绕木星的航天器。早在1995年,NASA的伽利略号探测器就抵达了环绕木星的轨道,还向木星的大气层中释放了一枚重340千克的探测器,发回的数据表明木星上风力强劲且湍流不断,并精细地测量了木星大气的化学成分。

在环绕木星飞行的8年时间里,伽利略号探测器证实了这样一个观点,即木星纤细的光环由木星最内侧小卫星上吹起的尘埃颗粒构成。它还在木卫一(Io)的火山上测得了高达2800度的高温,并且找到了其他3颗大卫星——木卫二(Europa)、木卫四(Callisto)和木卫三(Ganymede)冰面以下存在海洋的证据。

朱诺号是第二个环绕木星展开探测的航天器。与伽利略号不同,朱诺号的轨道将经过木星的两极,让我们能够首次近距离观测木星的极区。在一次又一次从木星云层的顶层上方近距离掠过的时候,朱诺号将测量微波辐射、重力场和磁场,让科学家有机会一窥木星内部深层的构造。

www.2492777.com 5哈勃空间望远镜拍摄的木星极光,朱诺号探测器将近距离观测这些极光,增进我们对于木星磁场的了解。图片来源:NASA, ESA, and J. Nichols (University of Leicester)

朱诺的任务

朱诺号的首要目标是了解木星的起源和演化。借助它所携带的9台科学设备,朱诺号将探查木星是否拥有一个固态行星内核,绘制木星强大磁场的分布图,测量大气深处水和氨的含量,并观测这颗行星上的极光。这项任务还将帮助我们更进一步了解巨行星如何形成,了解这些行星巨人在太阳系其他部分形成的过程中起到过什么样的作用。作为气态巨行星的最主要范例,木星还将提供关键知识,帮助我们理解太阳系外其他恒星周围正在不断发现的行星系统。

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