作者:赵熙熙 来源:中国科学报 发布时间:2016/6/30 8:13:57
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美“朱诺”号即将探测木星
对行星大气层及磁场展开观测

木星大红斑    图片来源:NASA/JPL-Caltech

本报讯 美国宇航局(NASA)打算于7月4日完成其在21年前开始的伽利略计划。在太平洋时间当日下午8点18分,“朱诺”号探测器将点燃主引擎并持续35分钟,从而将自己推入环绕木星的轨道。如果一切顺利,最终它将溜进一条距离行星4200千米的更为紧凑的轨道中,同时尽可能避开行星带的致命辐射。

美国于2011年斥资11亿美元开展的这一项目是自1995年NASA的“伽利略”号探测器之后拜访这颗太阳系最大行星的首个地球来访者。“朱诺”号探测器将继续“伽利略”号探测器的使命,它被设计用来回答关于木星的一些最基本的问题,包括这颗行星的含水量、是否有一颗内核以及在其难得被观察到的两极地区正在发生着什么。

科学家认为,木星是46亿年前围绕刚形成的太阳运转的第一颗气态巨行星。因此它是由太阳系中一些最原始的物质构成的。科学家已经知道,木星主要由氢和氦构成,但他们同时迫切想要知道在这颗行星上发现的其他元素的确切含量。

该项目负责人、得克萨斯州圣安东尼奥市西南研究所行星科学家Scott Bolton表示:“我们真的想要知道这份‘配方’。”

木星熟悉的面孔——宽阔的褐色带和醒目的大红斑——仅代表了其翻腾云团顶部的氨和硫化氢。“朱诺”号探测器——以可以看穿云层的罗马女神命名——将利用微波波长刺透几百千米的行星大气层。

亚特兰大市佐治亚理工学院电气工程师Paul Steffes表示,探测木星内部将有助于揭示为行星提供能量的强大大气对流的更多信息。

Steffes和他的同事已经运行了一系列实验模拟不同层位的木星大气层可能是什么样子——从实验温度为零下100摄氏度的云层顶端到行星内部,在那里,温度将上升超过300摄氏度。

通过将“朱诺”号探测器的观测结果与模拟结果进行比较,科学家希望可以确定有多少氨、水蒸气和其他物质盘旋在不同的大气层位。Steffes表示:“一旦我们摸清了木星大气层的‘配方’,我们便能够更加清晰地了解其演化过程。”

不同的理论预测在木星的大气中存在不同数量的水,而这主要取决于木星是在当前与太阳的距离上形成的还是在其他地方形成的。实际测量的木星大气水含量将有助于澄清这一争论。

在等待“朱诺”号探测器的过程中,天文学家及业余天文爱好者一直在利用地基望远镜及空间望远镜观测木星。截至目前,这颗行星上没有再出现任何不同寻常的大气变化。马里兰州绿带市NASA下属戈达德空间飞行中心行星科学家Amy Simon表示:“这是一种常规状态,这非常好。”这种“正常”的表现使得研究人员相信,他们有能力弄懂“朱诺”号探测器的发现。

据悉,“朱诺”号探测器由洛克希德·马丁公司建造,NASA下属喷气推进实验室负责整个探测任务的运行。该探测器是NASA“新疆界”计划实施的第二个探测项目。

2011年8月5日12时25分,“朱诺”号探测器从佛罗里达州卡纳维拉尔角点火升空,开始踏上远征木星之旅。2016年1月13日下午2点,“朱诺”号探测器打破依靠太阳能提供能源的探测器最远航行纪录,当时它距离太阳约7.93亿千米,相比较地球到太阳的距离只有约1.5亿千米。到2017年4月,也就是环绕木星轨道飞行9个月后,“朱诺”号探测器将超过欧洲空间局的“罗塞塔”号彗星探测器,成为单纯依靠太阳能动力飞行里程最长的航天器。

按照计划,“朱诺”号探测器抵达木星后将围绕这颗气态巨行星的轨道运转1年时间,任务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。这架探测器上一共搭载了8台载荷设备,用于考察木星的大气层,引力场以及磁场。

“朱诺”号探测器的太阳能板可提供14千瓦的电力,但进入木星轨道后,提供的电力仅为400瓦,只能点亮少量电灯泡。因此,“朱诺”号探测器上的科学仪器和机载计算机均高度节能,同时研究团队还为它精心设计了环绕木星运行的轨道,使其尽可能多地接收阳光。(赵熙熙)

《中国科学报》 (2016-06-30 第2版 国际)
 
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