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NASA探测器预计今年七月访问木星,探取水和云图
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2022.08.17 广东

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你好,老朋友。今年(2016年) 七月,美国宇航局的朱诺(Juno)太空船将进入环绕木星的轨道。它将是十多年来第一个到达那里的飞船,当然我们还有很多工作要做。

作为八大行星中最大的一颗,木星在太阳系的形成中起到了至关重要的作用。就像太阳,它主要由氢和氦组成,但是在它上面发现的少量其他元素,却有可能帮助我们解决行星是如何形成的这一长久秘密。

有许多飞船在途中路过木星驶往他处,但是伽利略号(Galileo )花了八年时间探索气体巨星及其卫星。让人惊讶的是追踪到了痕量级(指所分析元素的含量在10-6~10-9g)的水蒸气含量。氧是宇宙中第三大常见元素,所以人们期待木星上将存有相当数量的水,甚至可能是地球的20倍。“对木星的研究有将有助于我们了解银河系中其他类似的行星。”

现在,2011年发射的朱诺号将直飞木星对其做细致探测。它将在六个高度测量大气中的氧气含量,它的运行轨道会靠近土星两极,这可以与伽利略号在赤道面获得的数据进行比对。朱诺号上重力传感器所测到的任何数据变化,都将是我们了解木星内部结构的线索,其内部可能是由一些较重的元素所组成的坚实内核。

这些数据将帮助我们绘制出木星是如何生成的。坚实的内核表明他开始形成的方式与地球类似,岩石和冰晶慢慢汇集到一起,然后漂浮在其周围的氢与氦被吸入其中。如果不是这样形成,木星可能已经坍塌成一个更大的、无定形的气体云团。

如果探测到木星上有水,这就暗示了行星上的水可能是在其亿万年的形成过程中有过彗星撞击 ,这个过程也可以用来解释地球上海洋的形成。如果木星被证明不存在液态水,那么水可能就是地球内部自己所孕育的。了解木星能帮助我们了解银河系中其他被发现的类似于木星的外行星。可以说,这对我们是一个巨大的机遇。

(图片:美国宇航局/喷气推进实验室)

来源:Newscientist

翻译:雪夜芙蕖



备注“朱诺”号木星探测器于2011年8月5日发射升空。这是第二个进入木星轨道的飞行器,也是人类首个非核能外太阳系探测器,它安装了3个巴士大小的巨大太阳能板。探测器的名字“朱诺”是罗马神话天神朱庇特的妻子。朱庇特施展法力用云雾遮住自己,但是朱诺却能看透这些云雾,了解朱庇特的真面目,因此探测器取这个名字也是借用其寓意,希望它能解开这颗云遮雾绕的气态巨行星隐藏的秘密。

木星是太阳系从内向外的第五颗行星,亦为太阳系中体积最大、自转最快的行星。它的质量太阳的千分之一,但为太阳系中其他行星质量总和的2.5倍。木星在古代便已为天文学家所知,并出现在许多文化的神话与宗教信仰中。古罗马人以罗马神话中的众神之王朱比特(Jupiter)为它命名。古代中国则称木星为岁星,取其绕行天球一周为12年,与地支相同之故。从地球观察时,木星可达视星等−2.94,是平均而言夜空中第三亮的天体,仅次月亮和金星。2012年02月23日,科学家称发现木星2颗新卫星 累计卫星达66颗,木星主要由氢和氦组成,中心温度估计高达30,500℃。

以下为网络查到一些历史新闻,补充参考阅读。

美国发射朱诺号木星探测器 2016年抵达木星

出处:新浪科技

2011-08-06

北京时间8月6日凌晨消息,美国宇航局朱诺(JUNO)号木星探测器已于当地时间5日12:25分(北京时间6日凌晨00:25分)由一枚大力神-5运载火箭从佛罗里达州卡纳维拉尔角发射升空,踏上远征木星之旅。

  伟大的征程

  朱诺是美国宇航局"新前线"计划(New Frontiers)支持的第二项探测计划。这一项目旨在鼓励发展中型规模的行星际探测项目。该计划支持的首个探测器是飞往冥王星和柯伊伯带的"新地平线"探测器(New Horizons),该探测器已经升空,并将于2015年7月抵达冥王星系对这颗太阳系边缘的矮行星及其4颗卫星展开首次近距离考察工作。而接下来的下一个项目则是计划于2016年发射升空的OSIRIS-Rex探测器,它将对小行星1999RQ36进行考察并进行取样返回。

  朱诺探测器由洛克西德*马丁公司制造。采用自旋稳定,重达3.65吨。由于外太阳系光照微弱,之前前往这里进行探测的飞船都使用了"放射性同位素温差发电器"(RTGs),但是和这些探测器都不同的是,朱诺竟然使用了太阳能电池帆板作为能源。不过为了保证电能,它的帆板面积要大得多,一共安装3块,每块宽2.65米,长8.9米。

  并将安装一台LEROS-1b发动机用于轨道中途修正和木星轨道切入制动。

  完备的科学载荷

  朱诺探测器一共携带了9件科学载荷。包括一台微波辐射计(MWR),用于考察木星的热辐射,从而了解木星大气的动力学机制和化学组成;一台木星红外极光绘图仪(JIRAM),将对木星上层大气进行红外和分光分析,这同样将有助于科学家们了解木星大气的结构情况。一台磁通门磁强计(FGM)将用于绘制首张详细的木星磁场图,并考察木星磁场在其两极地区的分布状况,对于木星磁场的考察将极大地帮助科学家们了解木星的内部结构信息;一台先进恒星导航仪(ASC)将帮助进行绘图工作,并帮助朱诺探测器在茫茫太空中保持准确的姿态指向。

  除此之外,朱诺探测器上搭载的"极区磁场探测设备包"中还包括朱诺高能粒子探测器(JEDI),木星极光分布实验设备(JADE),紫外分光计(UVS)以及一台无线电和等离子体波实验设备(WAVES)。这一整套设备将对木星磁场进行前所未有的高精度测量,考察其电磁和紫外辐射情况,以及木星极光中高能粒子的分布情况。而探测器搭载的朱诺相机(JCM)则将拍摄木星的彩色图像,这将有助于进行目视观察,选定观测目标以及对公众发布精美的木星图像。

  公众教育计划

  作为公众教育计划的一部分,朱诺探测器还将携带3个乐高玩偶一起飞向木星,这三个小人分别是罗马神话中的天神朱庇特(注:Jupiter,即英语中的木星),朱庇特的妻子朱诺(Juno,即探测器的名字),以及意大利著名天文学家伽利略,他对木星的观测做出过重要的开创性贡献,包括发现了木星的4颗最大的卫星,它们现在被称为"伽利略卫星"。

  事实上,首颗围绕木星运行的探测器便被命名为"伽利略号",除此之外,此次朱诺探测器还将携带一块由意大利航天局提供的伽利略箴言铭牌,上面有伽利略的头像,以及当年伽利略观测木星时纪录的笔记原文。

  探测器的名字"朱诺"是罗马神话中天神朱庇特的妻子,朱庇特施展法力用云雾遮住自己,但是朱诺却能看透这些云雾,了解朱庇特的真面目。因此探测器取这个名字也是借用其寓意,希望它能解开这颗云遮雾绕的气态巨行星隐藏的秘密。

  除了这些设备之外,朱诺还将使用其通讯设备考察木星的重力场,这是其"重力科学实验"项目的一部分。通过发射信号回地球并观察其多普勒效应,科学家们将能够考察木星重力场对信号的影响。

  太阳系的巨无霸:木星

  发射之后,朱诺探测器将在太空飞行5年时间,在经过最初的两年飞行之后,朱诺将于2013年10月再次重返地球,以便借助地球引力进行借力加速飞行,从而将其推向外太阳系。2016年8月,朱诺将进入木星极轨并随即开展为期14个月的探测工作。

  朱诺是第9颗访问木星的探测器。这颗庞大的气态巨行星是太阳系除太阳之外当之无愧的主宰:其质量相当于318个地球,体积更是地球的1300倍以上。木星距离太阳比地球远5倍,每4331个地球日(约合11.86年)围绕太阳公转一圈。作为一颗气态行星,木星由90%的氢和10%的氦组成,还有极微量的其他气体,包括甲烷和氨。

  木星目前已知拥有64颗卫星以及4道光环。其中最大的卫星是4颗所谓的伽利略卫星,它们都是在1609年或1610年间由意大利天文学家伽利略首先发现的。这是人类首次发现除地球之外有一个天体围绕另一个天体运行,这一点帮助当时的人们击破了地心说的魔咒。

  木星本身拥有绚丽的云带,其中含有结晶态的氨,其大气中的风速高达每秒100米。而木星大气中最广为人知的当然就属大红斑了。人们已经观测这个巨大的气旋长达180年,它却从未消退过。

  木星的探测先驱

  最早造访木星的探测器是美国宇航局的"先驱者-10号"。这艘飞船于1972年3月3日发射升空,并于1973年12月飞掠木星系,最近时距离仅有20万公里。

  先驱者-10号也是第一艘突破太阳逃逸速度的飞船,在飞掠木星之后,它继续向着太阳系之外飞去。2003年1月23日地面控制中心收到先驱者-10号飞船发来的最后一条信息,当时它距离地球约80亿公里。

  而此次作为最新探测器的朱诺,其主要任务是了解木星的起源和演化历程。借助其搭载的科学设备,朱诺探测器将调查木星是否存在一个固体内核,绘制木星的高强度磁场图,测量其深层大气中的水分和氨的成分,并对木星上的极光现象进行观察。朱诺探测器将大大加深我们对气态巨行星的形成以及它们对整个太阳系作用影响的理解。

  木星的起源和内部构造

  根据现有的主流理论,太阳系形成于星云的塌缩,其中大部分质量集中于中央位置的太阳。和太阳一样,木星的组成也是氢和氦,因此很显然木星必定形成于太阳系早期,因而能够捕获大量尚未散去的气体物质。但是至于这一过程具体是如何进行的,却存在争议。木星究竟是首先形成了一个原始"星子"(较小的原始行星)并借助其引力捕获周边物质,还是一团不稳定的尘埃云直接产生了塌缩并形成了木星?我们现在还无法分辨这两个理论孰是孰非。

  而如果朱诺探测器此次能帮助我们加深对这一方面的了解,在未来也将极大地有助于我们了解其他行星,包括地球最初的形成模式。

  和地球不同,木星强大的引力使其得以保存下来大量的原始物质,这就让我们得以追溯到太阳系的早期历史。通过对木星的引力场合磁场的测量,朱诺探测器将揭示木星的内部构造和测出其可能存在的固体内核的质量。

  大气

  由于云层阻挡,我们看不到木星的深处,科学家们想知道木星云层中那些色彩斑斓的云带,大红斑,大白斑究竟向下延伸到多少深度?它们是怎么形成的?朱诺探测器将进行木星全球大气运动情况观测,首次测量其深层气流的运动速度。并探测各不同云层深度上的化学成分,温度等数据。

  磁场

  在木星巨厚的大气层之下,气压是惊人的,科学家们认为在这样的条件下氢会被压缩成一种称为"金属氢"的奇异形态。这种奇异物质被认为是木星强大磁场的来源。而正是这个强大的磁场和高能粒子相互作用,产生了太阳系中最明亮的极光。朱诺探测器将直接对这些高能粒子进行取样,并通过紫外波段观测木星的极光现象。对于这样一颗和地球迥然不同行星极光现象的深入研究将帮助我们更好地理解极光现象产生的本质。

  美国宇航局喷气推进实验室(JPL)负责朱诺项目的管理。项目的首席科学家是来自宇航局西南研究所的斯科特·博尔顿(Scott Bolton)博士。洛克希德·马丁公司为飞船制造承包商。而意大利航天局则为飞船提供了红外分光计设备以及一部分无线电科学实验设备。(晨风)

NASA木星飞船行程过半:最早2016年抵达

出处:新浪科技

2013-08-17

美国宇航局(NASA)的朱诺号木星探测器自从2011年发射升空以来一直在全速向太阳系的“巨无霸”木星进发,近日,这艘飞船迎来了路程过半的里程碑。

截止8月12日,朱诺飞船上的飞行里程计显示距离为8.8亿英里(约合14.15亿公里),这意味着这艘飞船已经走完了前往木星路程的一半,至少从其飞过的距离上来看是如此。

朱诺探测器项目耗资11亿美元,于2011年8月份发射升空,预计将于2016年7月抵达木星。为了节省燃料,朱诺飞船采用绕飞借力轨道,按照轨道设计,朱诺飞船将于大约两个月之后从地球附近近距离飞过,在此过程中进一步提升其飞行速度。

朱诺探测器项目经理,NASA喷气推进实验室(JPL)的瑞克·尼巴肯(Rick Nybakken)在一份声明中表示:“在今年10月9日,朱诺号飞船将抵达距离地球仅347英里(约合559公里)的位置上。”而在本周一朱诺飞船宣布抵达其飞行路程中间点的时候,其到地球的距离大约为5546万公里。

尼巴肯表示:“近距离飞越地球将进一步加速飞船,将其飞行速度提升至每小时2.628万公里左右,在这之后,朱诺号飞船将径直飞向木星。”

一旦朱诺飞船抵达木星,按计划它将围绕这颗气态巨行星的轨道运转一年时间,在此期间一共围绕木星飞行33圈,采用极轨轨道在北极到南极之间绕转飞行。这艘飞船上一共搭载了8台科学设备,用于考察木星的大气层,引力场以及磁场。

朱诺飞船提供的观测证据或将提供大量有关木星起源,结构和组成的信息,其中包括考察木星究竟是否拥有一个固态内核。

根据NASA的一份公开资料显示,这一探测项目的名称是根据古希腊和古罗马神话中的朱诺女神命名的。在这些神话中,宇宙之王朱庇特(对应希腊神话中的宙斯)用云彩遮挡自己的欺骗行为,但是他的妻子朱诺却拥有透视之眼,可以穿透云雾看到其背后她丈夫卑劣的所作所为。美国宇航局之所以采用了“朱诺”的名字作为这艘木星探测器的名字是极具深意的,木星被一层厚厚的大气层笼罩,因此人类对其内部情况知之甚少,而朱诺飞船搭载的先进装备将帮助科学家们穿透云雾,了解很多木星内部的状况。

朱诺飞船全重8000磅(约合3628公斤),它也将成为历史上首颗在外太阳系执行任务时使用太阳能电池帆板供电的飞船。朱诺号本身携带有3块面积巨大的太阳能帆板,其中的每一块几乎都和一辆房车那么大。

“朱诺”号探测器木星之旅过半

来源:中国载人航天工程网

2013-08-16

据澳大利亚每日航天网站8月13日报道,8月12日,NASA“朱诺”号(Juno)木星探测器飞往木星的旅程已过半,飞行里程达9.464个天文单位(1,415,794,248千米)。到达该里程碑节点后,“朱诺”号(Juno)木星探测器距离地球5546万千米,下一个里程碑节点是在2013年10月。届时,“朱诺”号(Juno)木星探测器将飞越地球,以获增速。

  该任务的项目经理说:“2013年10月9号,该探测器将飞到距离地球559千米以内的地方。这次近地飞行将使探测器的速度提高7.3千米/秒。过了这个节点,探测器的下一站就是木星了。”

  “朱诺”号(Juno)木星探测器将于2016年7月4日到达木星。

NASA的木星、火星和月球新计划

译者:狭叶柴胡

原文:http://content.time.com/time/health/article/0,8599,2080388,00.html

By Michael D. Lemonick Wednesday, June 29, 2011

就像政府的其它部门一样,NASA要为接下来几年的资金操心。随着下个月亚特兰蒂斯号的谢幕之旅,航天飞机计划将画上句号,这会节省下一些资金。但即使是乐观情况,NASA的财政也会在2012年缩紧,根据国会的态度,“乐观情况”并不是能指望的事情。拜早就应该发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜所赐,航天局的科学计划变得非常容易被腰斩。

  但那是以后的事。现在的肯尼迪航天中心正充满希望。上周,一台名为“好奇”(Curiosity)的崭新的火星车抵达了卡纳维拉尔角,为11月的发射作准备。在那之前——8月5日,如果条件允许——一艘名为“朱诺”(Juno,译注:婚神,朱庇特之妻)的探测器将前往木星,紧接着是九月的“重力恢复与内部实验室”(GRAIL)计划,旨在从前所未有的细节层次上研究月球的重力场。

  这三个计划中,“好奇号”肯定是最受大众关注的。NASA的第一台火星车“索杰纳”(译注:又译为“漫游者”)于1997年7月4日的假日在火星上游走,震撼了全世界。自那之后,人们就对这种可爱的机动探测器有点儿狂热——在“勇气号”和“机遇号”于2004年成功之后,“plucky”(译注:意为“有勇气的”)这个单词在太空领域不再新鲜。

  所有三台火星车在科学上也取得了可观的成就,它们从难以置信的细节层次上研究了火星的矿物和地形,不容置疑地证明了水曾经在这颗星球的表面流淌和汇集。相对于只有高尔夫球车大小的“勇气号”和“机遇号”以及微波炉大小的“索杰纳号”, 六轮的“好奇号”大约有一台小汽车大小(想象在一台Mini Cooper上装上数百万美元的设备)。“好奇号”这么大的体积与它的计划行程有关——它要走比其它火星车长得多的路程,这当然还得靠太阳能电池板接收的太阳释放的核能。这也意味着这台火星车不必在相对阴暗的火星的冬季减慢速度,或担心随时出现的沙尘会影响太阳能电池板的效率。

  和它的前辈们一样,“好奇号”将不只是一个被动的观察者。它是一台移动的实验室,装有激光器的机械臂可以蒸发少量岩石用于分析;高分辨率的相机可以在显微镜水平上研究岩石甚至小块冰霜;还有一个“嗅探器”用于采集大气样本。其终极目标是:确定火星上是否曾经存在生命——或者甚至仍然存在生命。包含在岩石和土壤中的有机分子可以证明前者。而如果“好奇号”的嗅探器检测到了甲烷气体,则可以证明后者,因为甲烷是地下细菌生存的副产物。

  这些问题的答案将在2012年8月,“好奇号”运作时开始揭晓。对于“朱诺”计划来说,时间就要长一些了。虽然它会在今年夏天发射,但探测器得到2016年才能抵达木星。一旦它抵达那里并进入轨道,“朱诺”就将开始对太阳系中最大的行星的结构和组成进行透彻的分析。除了之前飞跃过木星的“先驱者号”和“旅行者号”飞船、以及将探测器送进木星那致密而湍急的大气的伽利略轨道飞行器的长期任务之外,行星科学家对于木星的行程方式仍然知之甚少。

   主流理论认为它开始是一个石质行星,质量大约为地球的10倍,随后它吸引了很多氢气等气体,以至于它的固体核心被淹没在致密厚重的大气之下。但木星也有可能是从一团坍缩的气体云直接形成来的,不需要行星前体做吸引气体的过程。

  “朱诺”可以回答这个问题。它的那一套探测设备将用于在细节层次测量这颗行星的重力场,这将可以用于推断木星的内部结构。同时,船载的微波探测器将可以窥视大气,寻找混合在其它物质中的水和氨的蛛丝马迹。木星的重力非常强,在其40亿年的形成过程中,任何进入其大气层的东西都没有再逃出来过——这使得这颗行星成了一个时间胶囊,它的成分可以反映这颗行星最初形成时的那团旋涡星云的成分。(相对于木星来说,火星曾经有过一个大气层,但后来几乎全部失去了。部分原因是它对于包围行星的气体施加的重力太低。)

  “朱诺”共搭载了11种设备,还将测量带电粒子、红外线和紫外光辐射、极光等等。当然,还有一台照相机(JunoCam)可以拍摄壮观的照片,包括此前从未看过的木星的两极的照片。

  最后是GRAIL(重力恢复与内部实验室)任务,飞船将在10月份发射后的四个月左右时抵达月球(比阿波罗号的宇航员到达月球要慢得多,但这样GRAIL可以将燃料消耗减少到最小)。探测器事实上是一对轨道飞行器,将先后进入轨道,但从不接触。两个飞行器间的距离会随着飞船经过的区域的密度高低的变化而改变,为月球表面的密度提供线索。最终,这对飞行器将绘制出高度精细的月球重力场地图,这会为行星学家提供有关我们卫星内部地质的深层线索(从很多方面来看,这很像“朱诺”要在木星那里进行的重力实验)。

  GRAIL任务恐怕称不上“有勇气”,虽然对月球有更深入的了解确实不错,但它不会以像“朱诺”探测木星和“好奇”在火星表面漫游那样的方式增加我们的知识。尽管如此,NASA要通过这么多方法继续探索太阳系(请记得还在发回大量有关水星的信息的“信使号”,将在2015年与冥王星相遇的尚在路途中的“新地平线号”,还有还在环绕土星运行的“卡西尼号”),这本身就是一个好消息。资金从现在起可能会变得更紧张,但如果这些计划能如它们的设计者所期望的那样取得成功的话,航天局就会受到要求提出新计划的压力——这样就可以获得运转所必须的资金。

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