4日,在美国加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室,参与“朱诺”木星探测器项目的工作人员在新闻发布会上欢呼。新华社发
北京时间5日中午,美国宇航局(NASA)宣布,经过4年11个月的太空飞行,木星探测器“朱诺”成功进入木星轨道,这是人类有史以来的第二颗环绕木星的探测器,距离2003年首颗探测器“伽利略”号结束木星探测任务后,已经过去了整整13年。
5日中午11点18分,“朱诺”主推进器点燃,在经过了35分钟的持续推进后,它成功进入木星轨道。由于信号传回地球还需48分钟左右,因此NASA到12点41分才正式宣布入轨成功的消息。
在罗马神话中,众神之王朱庇特性情顽劣,只有妻子朱诺能够从云层中找到他。以朱诺为名,NASA于2011年8月发射的这个木星探测器,很显然就有揭开木星(英文名为“朱庇特”)奥秘的用意。这颗耗资11亿美元的探测器,将在未来20个月时间内,重点研究木星磁层、两极极光与内部结构,观察木星多变的云层,确定木星水的含量以及是否有岩石核心,揭晓木星形成与太阳系演化诸多谜团,并完成其他科学任务。
然而,木星这颗太阳系中最大行星十分暴虐,想绕它工作20个月,要有特别出色的能耐。庆祝“朱诺”成功入轨时,朱诺项目首席科学家斯科特·博尔顿说:“我们完成了NASA有史以来最困难的任务。”
揭开“行星之王”神秘面纱
“朱诺”究竟厉害在哪里?
以罗马神话中众神之王朱庇特命名的木星,不是一颗普通的行星。它的质量比太阳系中所有其他行星之和更大。它外核的液态金属氢电流赋予了它强大的磁场,如果人们能在地球上目视木星磁层,就会发现它比满月还要大5倍以上。同时,伽利略号飞船发回的数据表明,木星表面的飓风风速超过每小时650千米,并延伸到所能观察到的地方。其实,天文学家很早就知道木星的风暴系统,其中最有名的是大红斑,这个巨大的风暴系统已经持续稳定存在超过300年以上。
“木星是太阳系中的行星之王,也是太阳系早期形成的行星之一,了解其深层的物理过程,对了解太阳系有重要意义。”南京大学天文系副教授谢懿说。在天文学界,对于木星的形成有两种观点,一是认为它有一个固体的内核,由岩石或冰组成,在此基础上聚集气体,形成了庞大的气态行星;另一种观点则认为,木星是由太阳星云因不稳定性坍缩而成,根本没有固态内核———现有引力测量手段精度不够,无法对木星形成过程做出判断。
但“朱诺”可以。它随身携带了9种高精度的特制仪器,可以对木星的磁场、大气、等离子体、高能粒子等进行探测,将一个前所未见的真实木星带到人类面前———木星是其他巨行星的“样板”,天文学家可以此为原型,了解更多巨行星,同时也解释其他太阳系中的演化问题。比如,火星和木星之间有一个小行星带,本可能聚合成为一颗行星,是否因为木星的影响而变成现在的状态?这一切都有待今年11月,“朱诺”进入科学工作轨道之后,将各种探测数据传回地球。
终将坠毁在木星的怀抱
在天文学家眼中,“朱诺”是真正的勇士。
木星磁层、狂暴飓风,还不是木星暴虐脾性的全部。尚未抵达木星表面,人类探测器先要遭遇木星的“辐射带”———这里的电子会产生强烈的同步辐射。中科院国家天文台郑永春博士介绍,2002年,根据卡西尼号飞掠观测结果发表的一篇《自然》文章显示,辐射带中的电子温度最高可达千亿度,人类探测器一旦接触辐射带中的高能粒子,就会造成电子器件的物理伤害,直至完全失灵。
然而,6月24日,“朱诺”已经突入木星磁层顶激波面。它当然有备而来:
“朱诺”的“心脏”是RAD750抗辐射处理器,能承受1亿倍牙医X光照射的辐射剂量;它的“铠甲”是1厘米厚的金属钛壳,总重180千克,使其遭受的辐射强度减弱800倍。同时,天文学家发现,半径约7万千米的木星云顶到环形辐射带之间尚有数千千米的罅隙———“朱诺”若从木星两极俯冲而下,准确穿过,就可既规避强辐射对电子器件的伤害,又实现几乎紧贴木星表面飞过,从而获取最高分辨率的木星探测结果,这需要极精准的计算、极准确的机动。
即便如此,在木星的强大辐射下,“朱诺”中的科学仪器仍难以长期坚持,有的只能坚持8-10轨,最终“朱诺”将坠毁在“朱庇特”的怀抱之中。
2013年10月9日,“朱诺”与地球相距仅559公里擦身而过,在地球的引力弹射作用下,它获得了每秒7.3千米的速度增量,这才具备了飞往木星的能力。之后,它小憩了791天,直到今年1月5日,迫近木星前半年才复苏。为了实施7月5日的木星轨道接入,“朱诺”需要提前2个月开始注入燃料、加热管线,提前7天打开用于防范流星体的引擎保护罩,并将电池充满以备不测。
尽管各种繁难,NASA科学家还是让“朱诺”带上了一块铭牌,上面绘有伽利略肖像,以及他在1610年1月观测木星的手稿:“在11日它是这样的形态,最靠近木星的这颗星只有其它几颗的一半大小,并且也非常靠近其它的几颗星,而在前一天晚上这三颗星看起来是一样的,彼此间的距离也相等。所以,很明显在木星周围有三颗运动着的星,是在这之前未曾见到的。”这是科学界第一次发现木星卫星的记录。
文汇报记者 许琦敏