Juno即将到达木星

posted by htian on Tue, 28/06/2016 - 06:08

作者：北京大学生命科学学院黄司昊同学

Juno是美国“新疆界”计划（New Frontiers Program）的第二颗卫星（第一颗是大名鼎鼎的新视野号（New Horizons）），2011年发射，计划用5年时间到达木星并对其展开为期1年左右的探测。它是继1989年发射的“伽利略号”之后，第二颗专门探测木星系统的人造卫星。

Juno的名字怎么来的？

Juno是罗马神话中掌管女性、婚姻、生育的女神，是罗马神话主神Jupiter的妻子。而木星的英文名称就是Jupiter，因此NASA希望借这次机会让夫妻二人团聚，也有可能是因为他们认为，只有妻子才能洞察丈夫的一切，因而Juno能够为科学家们带来更多的科学收获。

Juno想要探测什么？

2011年8月5日，Juno卫星由“宇宙神-5”火箭自卡纳维拉尔角发射升空^[1]。该卫星将用大约一年的时间，沿近木点仅在木星云层顶上方上方约5000km的椭圆极地轨道环绕木星飞行约33个周期。

总体上说，Juno希望通过对木星起源和演化的探测，来了解太阳系的起源。通过对木星上水的含量的研究，科学家将验证现有的行星形成模型的正确性或者提出一种新的行星形成模型。对木星的组成、温度特征、云层运动特征等进行更加深入的观测。描绘木星的磁场和引力场以及其水和氨的含量，以对其结构有更深入的了解。对木星两极的磁层有更深入的了解，探测木星的极光现象，以探究其巨大磁场对其大气的影响。科学家还将尽力弄清楚木星是否存在固体内核。

Juno带了什么？

Juno的有效载荷包括^[2]：引力/射电科学系统，六波段微波辐射计（MWR），矢量磁场计（MAG），等离子体和带电粒子探测器（JADE和JEDI），射电/等离子体波实验仪器，紫外照相机/分光仪（UVS），红外照相机/分光仪（JIRAM），以及可见光相机JunoCam。

Juno如何供能？

Juno是迄今为止使用太阳能作为能源供应的离太阳最远的人造卫星^[3]，2016年1月13日美国太平洋标准时间上午11时（北京时间1月14日凌晨3点），Juno飞行至距太阳7.93亿公里的地方，打破了先前由欧空局的“罗塞塔号”探测器（Rosetta）在2012年10月接近丘留莫夫-格拉西缅科彗星（67P/Churyumov-Gerasimenko）时创造的7.92亿公里的记录。而此前所有探测类木行星及更远天体的航天器，比如旅行者2号、卡西尼号、新视野号等，均无一例外采用了核燃料作为能源供应。相对于使用核能，太阳能不仅更加清洁，而且也不会像核能一样在衰变时对其他有效载荷的正常工作产生影响。（从以下两幅图也可以进行对比，上图为带有太阳能电池板的Juno，下图为新视野号（New Horizons），其顶部有一个长圆柱形的核反应装置，为了减小核衰表对其他有效载荷正常工作的影响，通常核动力电池都会放在离卫星较远的地方）

由于距离太阳的距离极远，木星处的太阳辐射仅有地球处的1/25。为了弥补光强过弱的问题，Juno的太阳能电池板的面积十分巨大，它由三组长达9米的太阳能电池板，每块由18698块单独的太阳能电池组成，尽管如此，Juno的太阳能电池板也只能产生500瓦的功率。但由于木星高效的节能设计，因此500瓦的功率将能够帮助Juno完成1年的科学研究任务。

Juno现在在哪？

在飞往木星之前，Juno经过一个约两年的轨道，在2013年10月重新掠过地球并借助地球的引力助推进入飞往木星的转移轨道。2016年2月3日，Juno进行了一次调姿^[4]。

据NASA最新数据^[5]显示，截至2016年5月6日，Juno已经飞行了28亿公里，距离地球有7.24亿公里之远，其相对于太阳的速度为6.7km/s，相对于地球的速度为26.9km/s。目前卫星一切工作正常。再走3100万公里，Juno就将与她的目标Jupiter会合，正式进入探测木星的环绕轨道。预计Juno的到达时间是今年的7月4日20：35，现在距离这个激动人心的时刻已经只剩一个多月了。（下图显示了2016年5月6日Juno的实际位置）

让我们一起期待一个多月之后Juno和Jupiter的相会吧！