加载中…
朱诺号飞船里藏着哪些高科技？
(2016-07-05 20:04:19)
标签：
杂谈 |
（文章选自新浪科技，记者：晨风，已授权转载）
美国航空航天局（NASA）的“朱诺”（Juno）木星探测器即将结束其为期5年的漫漫太空飞行，北京时间7月5日上午11时18分执行木星轨道切入（JOI）动作，从而进入这颗太阳系最大行星的轨道，成为其人造卫星。
关于朱诺号，你知道多少？
“朱诺”探测器于2011年发射升空，2016年7月5日抵达木星。在发射升空之后，朱诺探测器先后两次使用其主引擎，分别在2011年8月30日和2012年9月3日两次启动主引擎进行了轨道修正。
朱诺承担着重要的科学观测任务，为达成相关目标，飞船采取木星极轨道，飞行高度很低，它需要飞得非常低，以便获取精确的引力场测量数据。这样的轨道设计可以避免进入危险性最高的辐射区域，从而最大限度保护飞船的安全。木星的辐射带分布有点类似地球上空的范艾伦辐射带，但其强度要强得多。
朱诺探测器在围绕木星运行过程中，最近时距离木星云层顶部仅有不到5000公里，每11天围绕木星运行一周，考察任务预计将在2018年2月20日结束，届时飞船将主动受控坠入木星大气层焚毁。
本次任务被命名为“朱诺”（JUNO）这是以罗马神话中万神之王“朱庇特”（Jupiter）的妻子，女神“朱诺”的名字命名的。女神朱诺拥有穿透云雾，洞察真相的力量，非常适合用于本次探测任务的命名。科学家们希望这艘飞船也将能够看穿木星厚厚的大气和云层，洞察其内部结构。
朱诺号飞船的科学载荷
朱诺飞船携带的载荷中包括29台感受器，它们将数据传输给9台载荷。其中的8台科学载荷——包括MAG，MWRz，重力科学，WAVES，JEDI，JADE，UVS以及JIRAM设备被归为科学载荷；最后一个JunoCam相机则主要是一台用于教育和公众宣传目的的载荷。
由于朱诺采用的是大椭圆轨道，在其运行时有时候会距离木星很远，有时候则会很近，因此绝大部分的科学探测任务将在轨道上最接近木星的大约3个小时内进行，当然在轨道上其他位置时也会进行校准、一些远距离观测以及磁场探测等科学探测工作。
1)GravityScience——重力科学载荷
重力科学载荷将赋予朱诺探测器对木星引力场的探测能力，据此我们将探查木星的内部结构。
朱诺探测器上安装的两台发射机应答器分别在X波段和Ka波段工作，它们能够接收来自地球上美国宇航局深空网（DSN）系统向飞船发送的信号并立即向地球返回一个对应信号。这些回传信号在抵达地球时，地面科学家们将对信号频率进行分析，由于木星引力场的局部性差异，这些信号将显示轻微的频率变化，这种变化反应了木星内部结构的差异。Ka波段应答器设备由意大利航天局提供。
2)Magnetometer：磁强计
磁强计将让朱诺飞船能够绘制木星磁场的详细三维立体结构图。
朱诺飞船搭载的磁强计是一类磁通门探测器，其可以对木星磁场的强度和磁感线方向进行探测。该系统中自带的“先进恒星导航仪”将为系统提供磁强计自身方位朝向的信息。和其他探测器一样，朱诺飞船的磁强计设备被安装在三根伸出的太阳能帆板中的一根的顶部，以便尽可能地远离飞船本体。这样做主要是为了避免飞船自身其他设备工作时产生的磁场干扰磁强计对木星磁场信号的测量。
另外，为了进一步修正飞船自身设备对木星磁场信号测量可能产生的干扰，朱诺安装了两台磁强计，一台距离飞船本体大约10米，另一台则距离大约12米，通过对这两台设备获得数据的对比，科学家们能够准确剔除掉来自飞船设备的干扰信号。朱诺的磁强计设备由美国宇航局戈达德空间飞行中心设计和制造，而“先进恒星导航仪”设备则由丹麦技术大学设计和制造。
3)MWR——微波辐射计
朱诺的微波辐射计设备将穿透木星的云层，揭示其深部大气的结构，成分和运动情况。其最大穿透深度可以达到相当于地球上1000倍大气压强深处，大约相当于木星云层顶向下深入550公里。
微波辐射计系统包括6台独立的辐射计，用于测量来自6层不同云层的微波信号。每个辐射计都拥有一根从飞船本体的六边形舱体向外伸出的天线。每根这样的天线都与一根数据线相连接，最后接入电子舱内部的接收器。该设备由美国宇航局喷气推进实验室（JPL）设计并制造。
4)JEDI——木星高能粒子探测器
木星高能粒子探测器对空间中的高能粒子进行探测并观察它们与木星磁场之间的相互租用。
JEDI设备包括3台相同的感受器，每台都拥有6个离子和6个电子观测通道。这台设备将与微波辐射计以及JADE（木星极光分布实验）设备联合工作，对木星极区上空的情况进行探测，尤其关注木星强烈而明显的南北极光。
这台设备由美国约翰·霍普金斯大学应用物理实验室（APL）设计并制造。
5)JADE——木星极光分布实验
“木星极光分布实验”设备将与朱诺搭载的部分其他设备合作，研究造成木星极光产生的粒子运动和机制过程。
“木星极光分布实验”设备包括一台电子舱并附带4台感受器，其中的3台用于探测飞船周围环境中的电子，第四台主要用于识别带正电的氢、氦、氧和硫等元素的离子。当探测器从木星极光上空飞过时，这些设备将能够识别冲入木星极区上空大气的粒子类型有哪些。
这台设备由美国宇航局西南研究所设计并制造。
6)WAVES——等离子体电波设备
等离子体电波设备将测量木星磁层内部的无线电波与等离子体波信号，这将帮助我们理解木星磁场（magneticfield）、大气层（atmosphere）和磁层（magnetosphere）之间的相互关联。
等离子体电波设备包含一个V型天线，高度约4米。这台设备由美国艾奥瓦大学研制并制造。
7)JIRAM——木星红外极光绘图仪
木星红外极光绘图仪将对木星极光周围的大气进行观察，帮助科学家理解磁场与极光之间的关联。这台设备将能够探测木星云层下方大约50~70公里深度的情况，那里的大气压力大约是地球上海平面高度气压的5~7倍。
木星红外极光绘图仪包括一台相机以及一台光谱仪，后者能够将光线分解为各单一组成波段，类似三棱镜。而相机将获取红外波段影像，这是热辐射波段，波长范围大概是在2~5微米左右，这一波长要比肉眼可见的波段长3~7倍。
木星红外极光绘图仪由意大利国家天体物理学研究所研制并制造，并得到意大利空间局的资助。
8)UVS——紫外成像光谱仪
紫外成像光谱仪将拍摄木星极光的紫外波段图像。与JADE以及JEDI设备共同协作，它们将能够帮助科学家们理解木星极光，粒子流和磁场之间的相互作用。
紫外成像光谱仪包括两个独立的部分：一台安装在防辐射电子舱上的专用望远镜/光谱仪。其中的望远镜主要用于为光谱仪采集光线。而另一部分则是该设备的电子设备部分，其位于飞船的电子设备舱内部。紫外成像光谱仪由美国宇航局西南研究所研制并制造。
9)JunoCam——朱诺相机
朱诺相机将拍摄可见光波段木星的彩色图像。
朱诺相机将有能力获取木星大气和极区上空的广角图像。这一设备从设计之初就被定位为用于公众科普用途的全彩色相机。公众将有机会亲身参与从原始数据生成图像产品的过程并帮助挑选该相机拍摄的目标。
朱诺相机的硬件设备是基于美国好奇号火星车的下降相机而设计的。而其使用的部分软件则源自最初为火星奥德赛以及火星勘测轨道器（MRO）设计的程序代码。该设备由美国马林空间科学系统公司提供。
木星探测大事记：
1610年：伽利略进行了首次详细的木星观测；
1973年：美国宇航局的先驱者-10号飞船成为首个穿越小行星带的人类航天器，并飞掠木星；
1979年：美国宇航局的旅行者1号和2号飞船发现了木星暗弱的光环，几颗新的卫星，并发现在木卫一表面存在活火山爆发；
1994年：世界各地的天文学家和美国宇航局的伽利略探测器对“舒梅克-列维9号”彗星撞击木星南半球的全过程，这是人类首次全程目睹一次天体碰撞。
关于朱诺号探测器，你还想知道什么，可以告诉我们，给我们留言哦！
编辑：张旭
转载及商务合作请联系 jiangq@cast.org.cn
投稿请联系xueyn@cast.org.cn
喜欢
0
赠金笔