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经过近5年、18亿英里的星际航行,朱诺号探测器在美国东部时间7月4日(美国独立日),北京时间7月5日抵达它的目的地——木星。
虽然在物理意义上,木星是不能“抵达”的。这颗气态行星由90%的氢和10%的氦及微量的甲烷、水、氨水和“石头”组成,没有实体表面,因而探测器无法“着陆”。不过它被认为拥有一个石质的内核,相当于10~15个地球的质量。
在接下来的20个月,朱诺将会围绕木星飞行37圈,探测木星的组成成分,重力场和磁场,并拍下它的极光。
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我们对宇宙的了解,也许是从《十万个为什么》或者《飞碟探索》这样的书刊开始的——科普书容纳的知识远远不够,却让我们很早就接受了这样的现实:人类无法战胜宇宙之远,但是没有停止过追远的计划。
对极大多数人而言,宇宙是一个永远想去、却永远去不了的地方。只有借助那些孤独飞行的探测器和望远镜,我们得以看见无边宇宙的某个角落,推测宇宙的故事。
但是为什么要探索木星呢?目前没有比朱诺号飞掠木星更合适的时机,告诉你木星也是一颗有故事的星球。
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宙斯、朱诺号、悲伤的伽利略号
以及地球守护者
在“朱诺号”的部分,你将听到该探测器传回的、宇宙的声音。而在“伽利略”的部分,你将知道人类探测器在遥远太空中最壮烈的一次告别。亿万年来,一直都是木星在默默守护着地球,这更像一个后知后觉的爱情故事。但它回答了对地球而言,木星的意义——同时我们发现,和木星有关的故事总是带着淡淡的忧愁,这是太阳系的其他行星有幸避免的。
1、宙斯
希腊人称木星之为宙斯(众神之王,奥林匹斯山的统治者和罗马国的保护者,是土星 Cronus 的儿子)。
木星无愧众神之王的称号:离太阳第五远的行星,而且是最大的一颗,比太阳系所有其他的行星的合质量还大2倍。在夜空中,木星是空中最亮的一颗星星,仅次于金星,但金星在夜空中往往不可见。木星绕太阳公转的周期为4332.589天,约合11.86年。
甚至因为木星的卫星太多了,人们便用宙斯的情人(也很多)给这些卫星命名,例如艾奥(木卫一)、欧罗巴(木卫二)、加尼未(木卫三)和卡利斯托(木卫四)……
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木星的卫星总共有67颗。其中木卫一、木卫二、木卫三、木卫四是意大利天文学家伽利略在1610年用自制的望远镜发现的,这四个卫星后被称为“伽利略卫星”。
20世纪之前,以宙斯情人命名的卫星名称并不受欢迎,取而代之的为木卫一、木卫二等。1975年,国际天文联合会为木卫五至十三起名,并为日后发现的卫星提供正式的命名程序,规则是:新发现卫星的名称须为神祇朱庇特(宙斯)的爱人和喜欢的人。2004年起,命名规则扩大到以上人物的后代。
2、朱诺号
“朱诺号”木星探测器,是美国宇航局“新疆界计划”实施的第二个探测项目。
“新疆界计划”(New Frontiers Program)是 NASA 的中等规模太阳系探测计划。NASA 在该计划中引入项目竞标,由主要科学家领导项目,并广泛吸引公众(项目)参与。朱诺号探测器(Juno)是该计划的第二个项目,用于探测木星的组成成分,重力场和磁场等。
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木星有一个巨大的磁场,强度比地球磁场大得多。太阳风吹到木星附近已经大为减弱,只及地球附近的1/25,但还能够捕获大量太阳风粒子。
如果木星磁层能以可见光的形式表现出来,那么从地球的角度看,它的大小则是月球的两倍。该磁层一直在受到来自太阳带电粒子流,俗称太阳风的碰撞。部分带电粒子最终会困在磁层内,来自木卫一的粒子亦是如此。而这种现象带来的结果是:部分磁层变成了放射地狱地带,这会将一些尝试想要穿越磁层并靠近木星的带电物体瓦解。
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不久前,也就是6月24日,朱诺号首次穿越木星磁层的时候,在磁层外经历了一次弓形激波,这个弓形激波跟音爆相似。当太阳风以百英里每小时的速度吹过所有的星球时,突然遇到了一个障碍物,于是就出现了震荡。
下面就是该阶段收集到的音频:朱诺号在通过木星磁场时,曾收集到周围的太空之声。
朱诺号捕捉木星的声音(点击收听)
今天,朱诺号带着新的使命进入木星轨道。借助 NASA 的应用 NASA's Eyes,你可以和朱诺号探测器一起飞掠木星。
这是 NASA 联合喷气推进实验室、加州理工学院推出的地球卫星可视化软件。除了卫星的运行轨迹,你还可以查看卫星的3D模型,其中的卫星运行轨迹数据是真实的。每当你运行软件时,都会从 NASA 的服务器上获取最新的卫星数据。下面的视频会告诉你,如何使用这一应用。
“ NASA's
Eyes ”的使用教程(点击观看)
朱诺将花20个月的时间收集数据。2017年4月,也就是环绕木星轨道飞行9个月后,朱诺号将超过欧洲航天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。
然后它将坠毁在木星。
3、悲伤的伽利略号
关于在木星坠毁,伽利略号的故事是最让人印象深刻的。
“伽利略”号木星探测器,是美国航天局第一个直接专用探测木星的航天器。飞船造价近10亿美元,是美国迄今最精密的星际飞行器,飞船总重 2550公斤,有一具核动力装置,整个发射计划耗资约15亿美元,是最昂贵的。
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尽管它被誉为人类历史上最成功的探测器,伽利略号的一生都被不幸笼罩。在80年代初伽利略号完工之后,发射一度被推迟,在等待升空的三年中,伽利略号被多次改造,运送和储藏。但在最后一次离开地球之前,问题再度出现:主天线被发现不能准确打开。
在到达木星的两个月前,另一个问题发生了。伽利略号的磁带记录器发生了故障,为了对磁带记录器作出调整,伽利略号放弃了原本探测木卫一的计划……
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美国宇航局原打算让伽利略号在环木星轨道上运行下去,但探测器有关木卫二上可能存在海洋的发现,使科学家改变了想法。
伽利略号的主要使命不是去外星寻找生命,在设计时探测器没有经过消毒处理。当它燃料即将用尽时,在木星引力的作用下轨道可能发生变化,并可能与木卫二相撞。理论上,探测器与木卫二相撞可能导致地球的微生物在木卫二上繁衍,这种情况,将会影响未来在这颗卫星上是否有原生生命的判断。
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美宇航局由此决定,在伽利略号燃料未完全用尽、还能控制运行轨道之时,让它葬身于木卫二之外的其他天体上——木星。
2003年9月21日,在地面控制人员的遥控下,重达2.5吨的伽利略号逐渐向木星靠近,然后飞入木星黑暗的背面。当天下午快4点的时候,探测器与地球的通信联系中断,几分钟后坠入木星大气层。坠落速度据达到约每秒48公里。按照这一速度,从美国西海岸的洛杉矶到东部的纽约只需82秒。
最终,与木星大气剧烈摩擦产生的高温,将探测器焚毁殆尽。
4、守护者
1994年7月,全世界都在担心舒马克-利维9号彗星将撞击地球。我还记得当时甚至有人预言1997年是世界末日,就跟这颗彗星有关。但是,这颗彗星最终被木星的引力所牵引,从而偏离轨道进入木星的大气层,最终同木星发生了一连串猛烈的大碰撞。
木星的质量是地球的318倍,会对环绕它运行的天体产生巨大的引力。加上自转速度之快,它会将靠近它的物体弹射出去。木星的强大引力将诸如彗星这样的太空碎片清除得干干净净,为生命在地球上的演化创造了一个安全的环境。
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天文学家认为,木星至少为地球做了两件好事。当地球需要时,它将天体送入地球轨道;而一旦这些天体威胁到地球的安全时,则将它们清除干净。后者很好理解,我们甚至可以认为,许多天体之所以撞向地球,完全是拜木星所赐。但是,地球需要什么呢?
地球需要水。木星对地球的功勋故事开始于将近50亿年前的早期太阳系。随着太阳系星云中的气体、尘埃和冰粒围绕着初期的太阳不停地旋转,这些微粒逐渐堆积结合,慢慢增大,形成由岩石和冰组成的大球体,最终这些大球体变成行星。天体之间的碰撞时有发生,太阳系因此充满了各种各样的碎片。
在地球刚刚形成后的最初5亿年中,无数大大小小的冰块和岩石频繁地撞向地球。天文学家把这一时期称为“轰炸年代”。
就在这个遥远的年代,地球最初的海洋形成了。
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这张照片曾随着 NASA 科学家的一封回信,寄往赞比亚。
当然,这些不是全部的故事。借助互联网和书籍,你完全可以获得更丰富的知识和更广阔的视野。
无论如何,我们终于又一次抵达木星,同时对宇宙的渴望永远不会停止。也许当你身处太空,才会知道朱诺号和此前所有飞向宇宙身处的探测器一样,只不过是来自地球的一个念头。
1970年,一名赞比亚修女致信 NASA 航行中心科学副总监史都林格博士,问他:这个世界上还有很多人吃不上饭,为什么还要探索宇宙?史都林格博士很快回了信,NASA 随后以《为什么要探索宇宙》为标题将这封回信发表出来。在信件的末尾,他说:
太空探索不仅仅给人类提供一面审视自己的镜子,它还能给我们带来全新的技术,全新的挑战和进取精神,以及面对严峻现实问题时依然乐观自信的心态。

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