朱諾號木星探測器

朱諾號木星探測器

朱諾號木星探測器是美國宇航局新疆界計畫實施的第二個探測項目(第一個項目是已於2006年發射的新地平線號探測器),朱諾由美國洛克希德·馬丁公司建造,宇航局下屬噴氣推進實驗室負責整個探測任務的運行。

基本信息

名稱由來

朱諾號木星探測器 朱諾號木星探測器
探測器的名字“朱諾”是 羅馬神話中天神朱庇特的妻子。朱庇特施展法力用雲霧遮住自己,但是朱諾卻能看透這些雲霧,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,希望它能解開這顆雲遮霧繞的氣態巨行星隱藏的秘密。

簡要介紹

朱諾號的體重是3625公斤,其中包括1280公斤的燃料和752公斤的氧化劑,這些是Juno團聚路上和團聚後消遣度日的動力來源。Juno是21世紀展開尺寸最大的深空探測器,它的翼展直徑寬達20米,之所以尺寸大原因在於朱諾號身上的巨大太陽能帆板,帆板面積高達60平米。 為了承受100萬倍足以致人死地的輻射劑量,朱諾號核心是RAD750抗輻射處理器。木星磁場強度遠大於地球,大約為後者的2萬多倍,這是目前在太陽系中發現的規模最大的磁場結構。每次穿過木星彩色雲帶的鏇渦,朱諾號都會暴露於木星惡劣的輻射環境當中,受到多種高能粒子的攻擊。朱諾號上搭載的精密電子設備都被裝在一個鈦拱頂中,以保護它們免受致命輻射的傷害,尤其是木星赤道附近的強烈輻射。為了避免最糟糕的電路燒壞情況,朱諾號將執行高橢圓軌道運行,高橢圓軌道是一種具有較低近地點和極高遠地點的橢圓軌道。這種極度拉長的軌道的特點是 衛星到達和離開遠地點的過程很長,而經過近地點的過程極短。朱諾號在經過南北兩極後將回落近200萬英里的距離。但即便如此,在任務結束前,一些設備也會被輻射“煮熟”。

探測歷程

朱諾號木星探測器 朱諾號木星探測器
朱諾號木星探測器總巡航距離超過7億1600萬公里,速度將超過165000英里每小時(約264000km/h)。在一個地球年的時間裡,它會環繞木星33次。
2011年8月5日升空之後,朱諾號的巡航路線會先從地球進行重力助推,在兩年後(2013年10月)再會合地球。
“朱諾”在2011年8月5日12時25分由“宇宙神”-5火箭發射,“因為地球和木星必須處於適當的位置,這樣才能使“朱諾”到達目的地。探測器將於2013年10月利用地球引力飛往木星,預計2016年到達木星軌道,調查木星上冰岩芯是否存在;確定木星上水的含量;大氣中氨的含量;研究木星大氣對流情況以及探討木星磁場起源和極地磁層任務計畫於2017年10月結束。探測木星期間,探測器將在那裡遭受到強烈宇宙射線的照射,強度超過太陽系內除了太陽以外任何有探測器造訪過的地方。按照計畫,朱諾號抵達木星,它將圍繞這顆氣態巨行星的軌道運轉一年時間,任務期間一共圍繞木星飛行33圈,採用極軌軌道在北極到南極之間繞轉飛行。這艘飛船上一共搭載了8台載荷設備,用於考察木星的大氣層,引力場以及磁場。
2015年7月,美國宇航局發布了一則訊息,已經在行星際空間中飛行四年的“朱諾”號探測器預計在2016年7月4日抵達木星。
2016年,它將會進行切入軌道點火,將速度減慢後進入周期為11天的極軌道。
2016年1月13日下午2點(台北時間1月14日凌晨3點),美國朱諾號打破依靠太陽能提供能源的探測器最遠航行記錄,當時它距離太陽約7.93億千米,相比較地球到太陽的距離只有約1.5億千米。
美國國家航空航天局(NASA)發布訊息稱,朱諾號木星探測器將於美國東部時間7月4日晚進入木星軌道,結束其將近5年的長途旅行。 2016年7月5日11點18分,朱諾號探測器終於結束了5年的征程,順利抵達 木星極地軌道。NASA宣布,已經收到回傳信號,朱諾號成功啟動主引擎。經過執行木星軌道切入( JOI )動作,於11點53分順利接入木星極地軌道,成為其人造衛星。

功能配置

“朱諾”由美國 洛克希德·馬丁公司建造,宇航局下屬噴氣推進實驗室負責整個探測任務的運行。“朱諾”是 美國宇航局“新疆界”計畫實施的第二個探測項目。
“朱諾”號探測器攜帶著3塊太陽能板,每塊寬2.7米,長10米,大小相當於拖拉機的拖車。升空後一個小時內,3塊太陽能板將慢慢展開,這讓“朱諾”號看起來像一台巨型的風車,媒體形象地把這3塊太陽能板稱為“太陽能翅膀”。2017年4月,也就是環繞木星軌道飛行9個月後,“朱諾”號將超過歐洲航天局的“羅塞塔”號彗星探測器,成為單純依靠太陽能動力飛行里程最長的太空飛行器。
“朱諾”號太陽能板可提供14千瓦的電力,但進入木星軌道後,提供的電力僅為400瓦,只能點亮少量電燈泡。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,使其儘可能多地接收陽光。

攜帶設備

探測設備

“朱諾”上裝有9台探測設備,包括一部廣角彩色攝像機,可以向地球發回彩色圖像。當朱諾號進入軌道後,紅外線及微波探測儀器將會測量來自木星大氣層深處的熱輻射源。這些觀測將會補充
及證實先前對木星成分的研究包括探測水及氧的分布。此外,這也會幫助了解木星的起源。朱諾號也會研究造成木星大氣層諸多形態及現象的環流。同時,其他儀器會對木星的引力場及兩極磁層的數據進行採集。整個朱諾號任務安排在2017年10月完畢屆時探測船將已環繞木星33圈,最後會離開軌道並墮入木星中。 
這種太陽能電池板具有高效的光能利用率,這也決定了其尺寸龐大:長度達到8.9米,寬度2.7米。足以為五隻標準燈泡提供電力,如果太陽能電池板面對太陽的角度進行最佳化,最大可產生12-14千瓦的電力。
由於木星以及衛星附近具有強大的高能粒子場,輻射強度超過除了太陽以外任何有人類探測器到達過的地方,輻射帶由木星赤道開始,穿過木衛二歐羅巴,向外拓展650000公里所以包括太陽能電池板在內的各種外設和內設都要做好各種禁止輻射的處理以承受強烈的X射線的照射。
朱諾還將使用其通訊設備考察木星的重力場,這是其"重力科學實驗"項目的一部分。通過發射信號回地球並觀察其都卜勒效應,科學家們將能夠考察木星重力場對信號的影響。

教育計畫

作為公眾教育計畫的一部分, 朱諾探測器還將攜帶3個樂高玩偶一起飛向木星,這三個小人分別是羅馬神話中的天神朱庇特(註:Jupiter,即英語中的 木星),朱庇特的妻子朱諾(Juno,即探測器的名字),以及義大利著名天文學家伽利略,他對木星的觀測做出過重要的開創性貢獻,包括發現了木星的4顆最大的衛星,它們現在被稱為"伽利略衛星"。
事實上,首顆圍繞木星運行的探測器便被命名為"伽利略號",除此之外,此次朱諾探測器還將攜帶一塊由義大利航天局提供的伽利略箴言銘牌,上面有伽利略的頭像,以及當年伽利略觀測木星時紀錄的筆記原文。

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