“果汁”啟程！12年旅途，去木星找生命！木星冰衛(wèi)星探測器出發(fā)！

【果汁的主要任務(wù)】

果汁，JUICE，是簡稱，全稱是Jupiter Icy Moons Explorer。翻譯過來是木星冰衛(wèi)星探測器。木星，大家都熟，就是那個木星。冰衛(wèi)星呢？木星有四個衛(wèi)星，其中木衛(wèi)二三四，更是擁有近乎全球性的冰層，被稱作“冰衛(wèi)星”。

所以，從這個名稱，可以知道果汁的兩大主要目標(biāo)。

第一，了解木星，以及木星和它衛(wèi)星的關(guān)系。

果汁會對木星的大氣層和磁場進行持續(xù)觀測，并追蹤木星及其衛(wèi)星的相互作用。比如，木星衛(wèi)星有個共振關(guān)系。木衛(wèi)三繞木星轉(zhuǎn)一圈時，木衛(wèi)二繞木星轉(zhuǎn)兩圈，木衛(wèi)一繞木星轉(zhuǎn)四圈，共振比例1:2:4。木衛(wèi)四軌道更遠(yuǎn)，沒有共振。果汁將以前所未有的精度，來確定它們的位置。

第二，探索木衛(wèi)二三四的宜居性，調(diào)查是否存在適合生命居住的區(qū)域，重點對木衛(wèi)三進行詳細(xì)的研究。

說一下這三個衛(wèi)星。

木衛(wèi)二“歐羅巴”(Europa)，表面光滑、撞擊坑少，說明其表面年齡年輕。很多天體生物學(xué)家把木衛(wèi)二視為太陽系最適合外星生命存在的地方之一。

木衛(wèi)三“蓋尼米得”(Ganymede)，表面廣布撞擊坑，三分之一的地形為撞擊坑密集的暗色區(qū)域。它是太陽系最大的衛(wèi)星。木衛(wèi)三有一個內(nèi)稟磁場，也是太陽系中唯一一顆擁有自己磁層的衛(wèi)星。它成為果汁重點研究對象。

木衛(wèi)四“卡利斯托”(Callisto)，撞擊坑密布，表面地質(zhì)年齡很老，多環(huán)撞擊坑也比較多。

剛才說過，這三顆衛(wèi)星都有冰，也就意味著有水。它們仨加在一起，可以容納地球海洋六倍的水。

針對這三顆衛(wèi)星，果汁將確定海洋層的特征，表面的冰殼及化合物成分，并探測可能的地下水儲藏情況，繪制衛(wèi)星表面地形、地質(zhì)和成分圖，研究衛(wèi)星內(nèi)部質(zhì)量分布和內(nèi)部演變。

【果汁的結(jié)構(gòu)和基本情況】

果汁發(fā)射時的尺寸，4.09米x2.86米x4.35米。太陽能帆板和設(shè)備展開后尺寸，16.8米x27.1米x13.7米。

不包含燃料的干重是2420公斤，這其中包括有效載荷280公斤，另外推進劑3650公斤，總重約6000公斤。

太陽能電池板，十字形的，每側(cè)有五塊板，總面積85平方米，總共有23560塊電池片，功率大約850瓦。

果汁會產(chǎn)生大量的科學(xué)數(shù)據(jù)，所以它有1.25 Tb的存儲空間。數(shù)據(jù)傳回地球，靠的是直徑2.5米的增益天線。

【果汁的軌道如何】

整個任務(wù)期，要飛20億公里。

首先，果汁飛到木星，就要花七年半的時間，而且不是徑直飛過去，是靠引力彈弓效應(yīng)來不斷加速，擦邊飛，擦邊地球和金星，這樣可以實現(xiàn)低能耗到達(dá)木星。

這七年半的時間里，果汁先繞著太陽飛，在2024年8月，第一次飛越地球，加速。2025年8月，飛越金星進行一次加速。2026年9月，第二次飛越地球加速。2029年1月，第三次飛越地球加速。此外，還要飛越一次小行星223Rosa1，這次可以作為首次飛越木衛(wèi)三的彩排。因為，在正式進入木星軌道之前，要飛越一次木衛(wèi)三，以初步降低航天器的能量，從而降低果汁抵達(dá)木星時的速度。

隨后，進入木星系統(tǒng)。其中飛越木衛(wèi)二“歐羅巴”2次，最近距離400公里。飛越木衛(wèi)三“蓋尼米得”12次，最近距離400公里。飛越木衛(wèi)四“卡利斯托”21次，最近距離200公里。

2034年12月，開始專司繞著木衛(wèi)三來飛，最終是500公里軌道一直飛。最終的結(jié)局，是撞向“蓋尼米得”，壯烈犧牲，終結(jié)一生。

【果汁的科學(xué)載荷】

果汁帶了10臺科學(xué)載荷。主要分成三類，簡單介紹下。

第一類，遙感探測。光學(xué)攝像系統(tǒng)（JANUS）、衛(wèi)星與木星成像光譜儀（MAJIS）、亞毫米波探測儀（SWI）、紫外成像光譜儀（UVS）。

第二類，用于探測木星系統(tǒng)物理環(huán)境的。

木衛(wèi)三激光測高儀（GALA），冰衛(wèi)星探測雷達(dá)（RIME），木星和伽利略衛(wèi)星引力與地球物理探測儀（3GM）。

第三類，用于粒子和場原位探測的。

磁強計（J-MAG），粒子環(huán)境包（PEP），無線電波和等離子波探測儀（RPWI）。

除了這10個，還有一個無線電干涉和多普勒實驗儀（PRIDE）。

那這些載荷怎么綜合運用呢？咱們舉一個例子，果汁如何檢測木衛(wèi)二“歐羅巴”地表下的海洋？是通過磁場和潮汐。當(dāng)“歐羅巴”在木星磁場中移動的時候，地下海洋會產(chǎn)生磁場，磁場又驅(qū)動著海洋中的電流，反過來又產(chǎn)生了感應(yīng)磁場。通過測量“歐羅巴”的感應(yīng)磁場。就可以確定冰殼和海洋的厚度，以及海洋的導(dǎo)電性，而電導(dǎo)率又提供了對海洋鹽度的估計。

【果汁面臨的挑戰(zhàn)】

主要四點，磁場強、光照低、溫度極端、距離極遠(yuǎn)。

磁場強。木星上的液態(tài)金屬氫產(chǎn)生的電流和木星的快速自轉(zhuǎn)，讓它有了強大的磁場，強度是地球的大約14?倍。果汁有防護罩和特殊的保護室。

光照低。太陽光從太陽到木星需要大約43分鐘。因為距離太陽遠(yuǎn)，木星接收到的陽光只有地球上陽光強度的4%，光照低對能源帶來了考驗。所以，弄了個85平米的電池板。

溫度極端。在果汁整個生命周期中，會面臨最高250攝氏度，最低零下230攝氏度的溫度變化。果汁設(shè)計有，由500多塊隔熱片組成的，質(zhì)量為100公斤的多層隔熱層。

距離極遠(yuǎn)。地球和木星太遠(yuǎn)了，地球和果汁通信需要一個半小時以上，所以果汁被設(shè)計為完全獨立運行，完全自主的對任何問題做出反應(yīng)。

【果汁的小彩蛋】

一個在火箭上，一個在探測器上。

火箭的整流罩上，有一個10歲小女孩的畫作，這是兩年前的征集比賽上勝出的。

另一個是探測器上的紀(jì)念牌，紀(jì)念伽利略的。17世紀(jì)初，就是伽利略發(fā)現(xiàn)了木星的四個衛(wèi)星，木衛(wèi)一二三四，它們也被稱為伽利略衛(wèi)星。紀(jì)念牌上的內(nèi)容，是節(jié)選的伽利略著作《星際信使》（Sidereus Nuncius）的章節(jié)，這也是伽利略對木星的觀測報告。也期待果汁在現(xiàn)代科學(xué)加持下，續(xù)寫伽利略的觀測報告。