美國發射朱諾號木星探測器 2016年抵達木星

zing_chan

       北京時間8月6日淩晨消息，美國宇航局朱諾(JUNO)號木星探測器已于當地時間5日12:25分(北京時間6日淩晨00:25分)由一枚大力神-5運載火箭從佛羅裏達州卡納維拉爾角發射升空，踏上遠徵木星之旅。

偉大的徵程

美國發射朱諾號木星探測器

　　朱諾是美國宇航局"新前線"計劃(New Frontiers)支持的第二項探測計劃。這一項目旨在鼓勵發展中型規模的行星際探測項目。該計劃支持的首個探測器是飛往冥王星和柯伊伯帶的"新地平線"探測器(New　Horizons)，該探測器已經升空，並將于2015年7月抵達冥王星係對這顆太陽係邊緣的矮行星及其4顆衛星展開首次近距離考察工作。而接下來的下一個項目則是計劃于2016年發射升空的OSIRIS-Rex探測器，它將對小行星1999RQ36進行考察並進行取樣返回。

　　朱諾探測器由洛克西德*馬丁公司制造。採用自旋穩定，重達3.65噸。由于外太陽係光照微弱，之前前往這裏進行探測的飛船都使用了"放射性同位素溫差發電器"(RTGs)，但是和這些探測器都不同的是，朱諾竟然使用了太陽能電池帆板作為能源。不過為了保證電能，它的帆板面積要大得多，一共安裝3塊，每塊寬2.65米，長8.9米。

　　並將安裝一臺LEROS-1b發動機用于軌道中途修正和木星軌道切入制動。

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完備的科學載荷

示意圖：在木星軌道運行的朱諾探測器

　　朱諾探測器一共攜帶了9件科學載荷。包括一臺微波輻射計(MWR)，用于考察木星的熱輻射，從而了解木星大氣的動力學機制和化學組成；一臺木星紅外極光繪圖儀(JIRAM)，將對木星上層大氣進行紅外和分光分析，這同樣將有助于科學家們了解木星大氣的結構情況。一臺磁通門磁強計(FGM)將用于繪制首張詳細的木星磁場圖，並考察木星磁場在其兩極地區的分布狀況，對于木星磁場的考察將極大地幫助科學家們了解木星的內部結構信息；一臺先進恒星導航儀(ASC)將幫助進行繪圖工作，並幫助朱諾探測器在茫茫太空中保持準確的姿態指向。

　　除此之外，朱諾探測器上搭載的"極區磁場探測設備包"中還包括朱諾高能粒子探測器(JEDI)，木星極光分布實驗設備(JADE)，紫外分光計(UVS)以及一臺無線電和等離子體波實驗設備(WAVES)。這一整套設備將對木星磁場進行前所未有的高精度測量，考察其電磁和紫外輻射情況，以及木星極光中高能粒子的分布情況。而探測器搭載的朱諾相機(JCM)則將拍攝木星的彩色圖像，這將有助于進行目視觀察，選定觀測目標以及對公眾發布精美的木星圖像。

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公眾教育計劃

　　作為公眾教育計劃的一部分，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(注：Jupiter，即英語中的木星)，朱庇特的妻子朱諾(Juno，即探測器的名字)，以及意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意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。

　　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。

　　除了這些設備之外，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多普勒效應，科學家們將能夠考察木星重力場對信號的影響。

太陽係的巨無霸：木星

木星上的極光

　　發射之後，朱諾探測器將在太空飛行5年時間，在經過最初的兩年飛行之後，朱諾將于2013年10月再次重返地球，以便借助地球引力進行借力加速飛行，從而將其推向外太陽係。2016年8月，朱諾將進入木星極軌並隨即開展為期14個月的探測工作。

　　朱諾是第9顆訪問木星的探測器。這顆龐大的氣態巨行星是太陽係除太陽之外當之無愧的主宰：其質量相當于318個地球，體積更是地球的1300倍以上。木星距離太陽比地球遠5倍，每4331個地球日(約合11.86年)圍繞太陽公轉一圈。作為一顆氣態行星，木星由90%的氫和10%的氦組成，還有極微量的其他氣體，包括甲烷和氨。

　　木星目前已知擁有64顆衛星以及4道光環。其中最大的衛星是4顆所謂的伽利略衛星，它們都是在1609年或1610年間由意大利天文學家伽利略首先發現的。這是人類首次發現除地球之外有一個天體圍繞另一個天體運行，這一點幫助當時的人們擊破了地心說的魔咒。

　　木星本身擁有絢麗的雲帶，其中含有結晶態的氨，其大氣中的風速高達每秒100米。而木星大氣中最廣為人知的當然就屬大紅斑了。人們已經觀測這個巨大的氣旋長達180年，它卻從未消退過。

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木星的探測先驅

　　最早造訪木星的探測器是美國宇航局的"先驅者-10號"。這艘飛船于1972年3月3日發射升空，並于1973年12月飛掠木星係，最近時距離僅有20萬公裏。

　　先驅者-10號也是第一艘突破太陽逃逸速度的飛船，在飛掠木星之後，它繼續向著太陽係之外飛去。2003年1月23日地面控制中心收到先驅者-10號飛船發來的最後一條信息，當時它距離地球約80億公裏。

　　而此次作為最新探測器的朱諾，其主要任務是了解木星的起源和演化歷程。借助其搭載的科學設備，朱諾探測器將調查木星是否存在一個固體內核，繪制木星的高強度磁場圖，測量其深層大氣中的水分和氨的成分，並對木星上的極光現象進行觀察。朱諾探測器將大大加深我們對氣態巨行星的形成以及它們對整個太陽係作用影響的理解。

木星的起源和內部構造

　　根據現有的主流理論，太陽係形成于星雲的塌縮，其中大部分質量集中于中央位置的太陽。和太陽一樣，木星的組成也是氫和氦，因此很顯然木星必定形成于太陽係早期，因而能夠捕獲大量尚未散去的氣體物質。但是至于這一過程具體是如何進行的，卻存在爭議。木星究竟是首先形成了一個原始"星子"(較小的原始行星)並借助其引力捕獲周邊物質，還是一團不穩定的塵埃雲直接產生了塌縮並形成了木星？我們現在還無法分辨這兩個理論孰是孰非。

　　而如果朱諾探測器此次能幫助我們加深對這一方面的了解，在未來也將極大地有助于我們了解其他行星，包括地球最初的形成模式。

　　和地球不同，木星強大的引力使其得以保存下來大量的原始物質，這就讓我們得以追溯到太陽係的早期歷史。通過對木星的引力場合磁場的測量，朱諾探測器將揭示木星的內部構造和測出其可能存在的固體內核的質量。



發射前矗立在發射臺上的大力神-5號，北京時間6日淩晨00:25，這枚火箭托舉著朱諾號探測器飛向木星

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大氣

　　由于雲層阻擋，我們看不到木星的深處，科學家們想知道木星雲層中那些色彩斑斕的雲帶，大紅斑，大白斑究竟向下延伸到多少深度？它們是怎麼形成的？朱諾探測器將進行木星全球大氣運動情況觀測，首次測量其深層氣流的運動速度。並探測各不同雲層深度上的化學成分，溫度等數據。

磁場

　　在木星巨厚的大氣層之下，氣壓是驚人的，科學家們認為在這樣的條件下氫會被壓縮成一種稱為"金屬氫"的奇異形態。這種奇異物質被認為是木星強大磁場的來源。而正是這個強大的磁場和高能粒子相互作用，產生了太陽係中最明亮的極光。朱諾探測器將直接對這些高能粒子進行取樣，並通過紫外波段觀測木星的極光現象。對于這樣一顆和地球迥然不同行星極光現象的深入研究將幫助我們更好地理解極光現象產生的本質。

　　美國宇航局噴氣推進實驗室(JPL)負責朱諾項目的管理。項目的首席科學家是來自宇航局西南研究所的斯科特‧博爾頓(Scott　Bolton)博士。洛克希德‧馬丁公司為飛船制造承包商。而意大利航天局則為飛船提供了紅外分光計設備以及一部分無線電科學實驗設備。




朱諾的飛行軌道路線，其中可以看到2013年10月9日，朱諾飛船將再次返回地球進行借力加速，圖中以EFB(Earth Flyby)表示

barying

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朱諾號任務概覽

重達4噸的朱諾號將依靠它三塊巨大的太陽能電池板驅動
(木星和太陽直線距離約8億公里，是地球和太陽距離的5倍多，木星上照射到的陽光只有地球陽光的二十五分之一)，在太陽系內飛行32億公里,是迄今人類發射的依靠太陽能驅動、預計飛行距離最遠的宇宙探測器。

以上影片乃youtube提供,與本站無關; 若無法觀看,可查看原網址。

它需要5年時間到達木星，具體日期在2016年8月前後。總巡航距離超過7億1600萬公里，速度超過16,000 km/h（4.4 km/s）。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。
2016年，它將會進行切入軌道點火，將速度減慢後進入週期為11天的極軌道。

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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佈。
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。

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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。

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http://www.nasa.gov/mission_pages/juno/main/index.html

barying

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重力助推(引力加速)

在太空動力學和宇宙空間動力學中，所謂的重力助推（也被稱為重力彈弓效應或繞行星變軌）是利用行星或其他天體的相對運動和引力改變飛行器的軌道和速度，以此來節省燃料、時間和計劃成本。重力助推既可用於加速飛行器，也能用於降低飛行器速度。

因為以現在的燃料技術，飛船自己走不了多遠，要去太陽系外圍的星球或衝出太陽系，幾乎不可能。
但如果把飛船當作一顆小星球SP（small planet），以太陽S(solar)為中心繞轉，通過精確計算使SP在運行過程中進入大行星BP(big planet)（如：木星）引力場，這裡要注意的是SP不能被BP引力場俘獲而成為了其衛星，所以在計算SP運動軌道時一定要足夠精確，既​​能讓SP被BP引力場加速，又不能被BP俘獲。 SP在進入BP引力場時會被由萬有引力衍生出的多種力（BP自轉力，BP公轉力，BP衛星的引力）加速，被加速後的SP動能增加的軌道離S的平均距可能會變得更遠，脫離S引力場的趨勢會增加。現在科學家的假想是，如果在多次加速後，SP能達到“第三宇宙速度”，也稱“逃逸速度”，即可以脫離太陽引力，飛向太陽係以外的空間。

例子：航海者1號(Voyager 1)於1977年9月5日發射，曾到訪過木星及土星，受惠於幾次的引力加速，使得飛行速度比其它任何人造太空飛行器都還要快，即使較它早半個月發射的姊妹船航海家2號，也無法超越。在最後造訪土衛六之後，使航海者1號離開了黃道，並已經達到第三宇宙速度，自此遠離太陽系，目前是距離地球最遠的人造飛行器。

第一宇宙速度，又稱為環繞速度，是指在地球上發射的物體繞地球飛行作圓周運動所需的最小初始速度。

第二宇宙速度，亦即地球的逃逸速度，是指在地球上發射的物體擺脫地球引力束縛，飛離地球所需的最小初始速度。

第三宇宙速度，亦即太陽的逃逸速度，是指在地球上發射的物體擺脫太陽引力束縛，飛出太陽系所需的最小初始速度。

第四宇宙速度，是指在地球上發射的物體擺脫銀河系引力束縛，飛出銀河系所需的最小初始速度。

Juven

5年先去到

nelsonxx

好期待幾年後 NewHorizons 同Juno 的觀察報告!

sahabat99

Very good information to us. Cheer