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木星冰月探测器开启8年星际航行!时隔12年世界再次启程探测木星

2023-04-15 15:20 作者:轻舟一号  | 我要投稿


“阿丽亚娜5”ECA火箭发射木星冰月探测器


北京时间2023年4月14日20:14(库鲁时间09:14),搭载木星冰月探测器(Juice)的“阿丽亚娜5”ECA运载火箭,从法属圭亚那库鲁航天中心ELA-3工位发射升空,20:42星箭分离,21:33太阳翼成功展开,发射任务取得成功。


强大的能力!开往太阳系外围最先进的探测器


木星冰月探测器(Jupiter Icy Moons Explorer,JUICE)任务由欧空局(ESA)主导实施,探测器采用三轴稳定,配备2个“十字形”太阳翼,各拥有5块太阳能电池板,每个太阳能电池板的尺寸约为2.5米x 3.5米,总面积约为85平方米。


木星冰月探测器有效载荷示意图


在有效载荷方面,木星冰月探测器携带了10台最先进的仪器,包括有史以来飞往太阳系外围的最强大的遥感、地球物理和原位探测有效载荷(remote sensing, geophysical and in situ payload),可以大致归纳为遥感包、地球物理包和原位包。


木星冰月探测器


遥感包(JANUS、MAJIS、UVS、SWI)包括从紫外线(ultraviolet)到亚毫米(sub-millimetre)波长的成像和光谱成像能力。地球物理包包括用于探测卫星表面和地下的激光高度计(GALA)和雷达测深仪(RIME),用于探测木星及其卫星大气层和测量其重力场的无线电科学实验载荷(3GM)。原位包包含一套强大的研究粒子环境的仪器(PEP)、一台磁力计(J-MAG)和一台无线电及等离子体波探测仪(RPWI),包括电场和磁场传感器以及四个朗缪尔探针。

此外,作为对上述10种仪器的补充,木星冰月探测器还搭载了行星无线电干涉仪和多普勒实验载荷(the Planetary Radio Interferometer & Doppler Experiment, PRIDE),该载荷将使用地基超长基线干涉测量法(ground-based very-long-baseline interferometry)来精确确定航天器的位置和速度。

木星冰月探测器配备了一个长2.5米的高增益天线以及中增益天线。探测器干质量约2.4吨,湿质量(包括燃料)约6吨,设计寿命4年。


高增益天线(右下)和中增益天线


发射升空后,木星冰月探测器开启的是一段长达8年零3个月的漫长转移飞行,期间将借助地月系统、金星和地球进行4次引力辅助飞越(gravity-assist fly-bys),以获得所需的动量和方向,节省推进剂,最终于2031年7月插入木星轨道,正式开启木星系统探测工作。木星冰月探测器任务为期3.5年,不仅将绕木星(Jupiter)运行,还将专门飞越木卫二(Europa)、木卫四(Callisto)和木卫三(Ganymede)卫星,飞越卫星次数将达到35次,然后绕木星最大的卫星木卫三运行。


木星冰月探测器关键飞行事件时间表


此行,木星冰月探测器的任务目标是把木星的海洋冰卫星——木卫三、木卫二和木卫四——作为行星和可能的栖息地来研究,深入探索木星复杂的环境,并将木星系统作为宇宙气态巨行星的典型进行研究。此次发射距离世界上一次发射木星探测器已经12年,2011年8月5日美国国家航空航天局(NASA)“朱诺号”木星探测器发射前往木星,木星冰月探测器将直接补充“朱诺号”任务的探测成果。



木星冰月探测器建立在之前提出的木卫二-木星系统任务(EJSM Laplace)的基础上,后者是ESA和NASA合作任务,旨在对木星系统及其结冰卫星进行深入研究。可以预见,木星冰月探测器将和NASA即将于2024年第4季度发射的“欧罗巴快船”(Europa Clipper)木星探测器同时探索木星系统。


告别!阿丽亚娜5最后一次欧空局任务


执行本次发射任务的“阿丽亚娜5”ECA运载火箭由阿丽亚娜集团公司(ArianeGroup)研制,为“阿丽亚娜5”系列的在用型号,其中ECA为Evolved Cryogenic, model A的缩写,意为改进低温级段型号A。该箭采用两级半构型,芯一级、芯二级串联组成芯级,芯一级对称捆绑两个固体助推器,其中芯级、整流罩直径均为5.4米,采用液氢液氧推进剂,助推器直径3米,高31米。“阿丽亚娜5”ECA(双星发射状态)长高53米,直径5.4米,起飞质量为780吨,起飞推力约1340吨,其地球同步转移轨道(GTO)运力可达11.5吨。



“阿丽亚娜5”火箭是ESA现役唯一的大型运载火箭,截止本次发射已经总计执行了116次发射,其中16次“阿丽亚娜5”G、3次“阿丽亚娜5”G+、6次“阿丽亚娜5”GS、8次“阿丽亚娜5”ES和83次“阿丽亚纳5”ECA。同时,本次发射将是“阿丽亚娜5”火箭最后一次执行ESA任务,也是“阿丽亚娜5”火箭总计倒数第2发,退役之后其发射工作将由更经济、更灵活、更先进的“阿丽亚娜6”接替,后者将于2023年下半年首飞。


作者:大白高国

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