木星冰月探測器開啟8年星際航行!時(shí)隔12年世界再次啟程探測木星

北京時(shí)間2023年4月14日20:14(庫魯時(shí)間09:14),搭載木星冰月探測器(Juice)的“阿麗亞娜5”ECA運(yùn)載火箭,從法屬圭亞那庫魯航天中心ELA-3工位發(fā)射升空,20:42星箭分離,21:33太陽翼成功展開,發(fā)射任務(wù)取得成功。
強(qiáng)大的能力!開往太陽系外圍最先進(jìn)的探測器
木星冰月探測器(Jupiter Icy Moons Explorer,JUICE)任務(wù)由歐空局(ESA)主導(dǎo)實(shí)施,探測器采用三軸穩(wěn)定,配備2個(gè)“十字形”太陽翼,各擁有5塊太陽能電池板,每個(gè)太陽能電池板的尺寸約為2.5米x 3.5米,總面積約為85平方米。

在有效載荷方面,木星冰月探測器攜帶了10臺(tái)最先進(jìn)的儀器,包括有史以來飛往太陽系外圍的最強(qiáng)大的遙感、地球物理和原位探測有效載荷(remote sensing, geophysical and in situ payload),可以大致歸納為遙感包、地球物理包和原位包。

遙感包(JANUS、MAJIS、UVS、SWI)包括從紫外線(ultraviolet)到亞毫米(sub-millimetre)波長的成像和光譜成像能力。地球物理包包括用于探測衛(wèi)星表面和地下的激光高度計(jì)(GALA)和雷達(dá)測深儀(RIME),用于探測木星及其衛(wèi)星大氣層和測量其重力場的無線電科學(xué)實(shí)驗(yàn)載荷(3GM)。原位包包含一套強(qiáng)大的研究粒子環(huán)境的儀器(PEP)、一臺(tái)磁力計(jì)(J-MAG)和一臺(tái)無線電及等離子體波探測儀(RPWI),包括電場和磁場傳感器以及四個(gè)朗繆爾探針。
此外,作為對(duì)上述10種儀器的補(bǔ)充,木星冰月探測器還搭載了行星無線電干涉儀和多普勒實(shí)驗(yàn)載荷(the Planetary Radio Interferometer & Doppler Experiment, PRIDE),該載荷將使用地基超長基線干涉測量法(ground-based very-long-baseline interferometry)來精確確定航天器的位置和速度。
木星冰月探測器配備了一個(gè)長2.5米的高增益天線以及中增益天線。探測器干質(zhì)量約2.4噸,濕質(zhì)量(包括燃料)約6噸,設(shè)計(jì)壽命4年。

發(fā)射升空后,木星冰月探測器開啟的是一段長達(dá)8年零3個(gè)月的漫長轉(zhuǎn)移飛行,期間將借助地月系統(tǒng)、金星和地球進(jìn)行4次引力輔助飛越(gravity-assist fly-bys),以獲得所需的動(dòng)量和方向,節(jié)省推進(jìn)劑,最終于2031年7月插入木星軌道,正式開啟木星系統(tǒng)探測工作。木星冰月探測器任務(wù)為期3.5年,不僅將繞木星(Jupiter)運(yùn)行,還將專門飛越木衛(wèi)二(Europa)、木衛(wèi)四(Callisto)和木衛(wèi)三(Ganymede)衛(wèi)星,飛越衛(wèi)星次數(shù)將達(dá)到35次,然后繞木星最大的衛(wèi)星木衛(wèi)三運(yùn)行。

此行,木星冰月探測器的任務(wù)目標(biāo)是把木星的海洋冰衛(wèi)星——木衛(wèi)三、木衛(wèi)二和木衛(wèi)四——作為行星和可能的棲息地來研究,深入探索木星復(fù)雜的環(huán)境,并將木星系統(tǒng)作為宇宙氣態(tài)巨行星的典型進(jìn)行研究。此次發(fā)射距離世界上一次發(fā)射木星探測器已經(jīng)12年,2011年8月5日美國國家航空航天局(NASA)“朱諾號(hào)”木星探測器發(fā)射前往木星,木星冰月探測器將直接補(bǔ)充“朱諾號(hào)”任務(wù)的探測成果。

木星冰月探測器建立在之前提出的木衛(wèi)二-木星系統(tǒng)任務(wù)(EJSM Laplace)的基礎(chǔ)上,后者是ESA和NASA合作任務(wù),旨在對(duì)木星系統(tǒng)及其結(jié)冰衛(wèi)星進(jìn)行深入研究??梢灶A(yù)見,木星冰月探測器將和NASA即將于2024年第4季度發(fā)射的“歐羅巴快船”(Europa Clipper)木星探測器同時(shí)探索木星系統(tǒng)。
告別!阿麗亞娜5最后一次歐空局任務(wù)
執(zhí)行本次發(fā)射任務(wù)的“阿麗亞娜5”ECA運(yùn)載火箭由阿麗亞娜集團(tuán)公司(ArianeGroup)研制,為“阿麗亞娜5”系列的在用型號(hào),其中ECA為Evolved Cryogenic, model A的縮寫,意為改進(jìn)低溫級(jí)段型號(hào)A。該箭采用兩級(jí)半構(gòu)型,芯一級(jí)、芯二級(jí)串聯(lián)組成芯級(jí),芯一級(jí)對(duì)稱捆綁兩個(gè)固體助推器,其中芯級(jí)、整流罩直徑均為5.4米,采用液氫液氧推進(jìn)劑,助推器直徑3米,高31米?!鞍Ⅺ悂喣?”ECA(雙星發(fā)射狀態(tài))長高53米,直徑5.4米,起飛質(zhì)量為780噸,起飛推力約1340噸,其地球同步轉(zhuǎn)移軌道(GTO)運(yùn)力可達(dá)11.5噸。

“阿麗亞娜5”火箭是ESA現(xiàn)役唯一的大型運(yùn)載火箭,截止本次發(fā)射已經(jīng)總計(jì)執(zhí)行了116次發(fā)射,其中16次“阿麗亞娜5”G、3次“阿麗亞娜5”G+、6次“阿麗亞娜5”GS、8次“阿麗亞娜5”ES和83次“阿麗亞納5”ECA。同時(shí),本次發(fā)射將是“阿麗亞娜5”火箭最后一次執(zhí)行ESA任務(wù),也是“阿麗亞娜5”火箭總計(jì)倒數(shù)第2發(fā),退役之后其發(fā)射工作將由更經(jīng)濟(jì)、更靈活、更先進(jìn)的“阿麗亞娜6”接替,后者將于2023年下半年首飛。
作者:大白高國