從地球出發2年又返回，偷了某件東西後才向那傢伙衝去

01-29

出品：科普中國

製作：寒木釣萌團隊

監製：中國科學院計算機網路信息中心

5年前，它從地球出發，2年後，它又回來了，從地球偷了一顆「能量核」，這才壯膽踏上征程，向著太陽系那顆最危險、最巨大的行星飛去。今天，它到了。

它是誰？它是追求真理，能透過迷霧看見真相的朱諾號。

朱諾號木星探測器，2011年8月5日發射，2016年7月5號到達木星（本文部分圖片來源：NASA）

返回為何故

木星距離太陽平均7.78億公里，是地球與太陽距離的5.2倍。

要想去木星，還真是不容易，先要克服地球重力，逃出地球後還得繼續克服太陽引力，因為這是在做遠離太陽的飛行，到了木星周圍後還得減速。

算起來，這一路需要的燃料實在是太多了!幸好，太陽系有不少「彈弓」，而地球就是其中之一。

朱諾號飛出地球兩年後，於2013年10月再次返回，目的是讓地球這把「彈弓」狠狠地「彈」它一下，以便獲得能飛往木星的速度。

引力彈弓原理可以如上圖理解，地球與太陽之間有引力，看不見，可以用繩子代替。飛船靠近地球飛行時，受到地球強大引力拉扯，這種無形的拉扯也看不見，但可以用中間成年人和小孩手拉手表示。

如上圖，地球以30公里每秒的高速向右運動，而飛行器逐漸向地球靠近，然後貼著地球飛一段時間，此過程中，飛船一直受到地球無形引力的強力拉扯，最後離開——這就是引力助推的原理。

引力助推結束後，朱諾號相對太陽的速度大大增加，而地球呢，因為中途拉扯了一下朱諾號，故速度會有所減慢，只是因為地球的質量實在太大了，減小的速度可完全忽略不計。

木星探測小史

行星探測總體分兩種——「飛掠」和「環繞」。最難的是飛過去後還要環繞行星運行，而最簡單的當然是飛掠，因為不用減速呀，在太空航行中減速可一點不像你開車時減速，一腳剎車下去車就停了，費油不多。真空中的減速跟加速一樣都需要耗費燃料。其實，還有比飛掠更簡單的，那就是不管三七二十一，一頭撞上去就拉倒。

造訪過木星的探測器大家聽得也多了，跟其他探測器相比，朱諾號牛在何處？

沒有對比就看不到差距，咱們從頭說。

名字：先驅者10號；發射時間：1972年3月3日；任務類型：飛掠
名字：先驅者11號；發射時間：1973年4月6日；任務類型：飛掠
先驅者11號飛掠木星後，又來到土星。

名字：旅行者1號；發射時間：1979年3月5日；任務類型：飛掠
名字：旅行者2號；發射時間：1977年8月20日；任務類型：飛掠
旅行者2號飛掠木星、土星和天王星後，又來到海王星。

名字：尤利西斯號；發射時間：1990年10月6日；任務類型：飛掠
名字：卡西尼－惠更斯號；發射時間：1997年10月15日；任務類型：飛掠
名字：新地平線號；發射時間：2006年1月19日；任務類型：飛掠

名字：伽利略號；發射時間：1989年10月18日；任務類型：環繞

以上就是曾經造訪過木星的探測器，其中，只有伽利略號採取了環繞木星軌道的方式。

既然伽利略號都已經環繞木星軌道仔細探查過木星了，為何還要再發射朱諾號？有錢也不能這樣浪費呀。其中一個很大的原因是，伽利略號當時出現了較大的問題，它的高增益天線打開時出了錯，並造成了嚴重的後果。本來幾分鐘就能往地球發回一張照片，出錯後變成了好幾周才能發回一張。（後來隨著計算機科學的進步，多少彌補了伽利略號的失誤。）

挑重任的朱諾號

朱諾號航行路徑，圖中藍色的線為地球軌道，白色的線為朱諾號航行路徑。
朱諾號採用高離心橢圓繞極軌道，距離木星極地最近為4300千米高，

距離木星最遠時，遠在木衛四之上。

採用這種高離心橢圓軌道的好處是，可以避免探測器長時間接觸木星的強輻射。

太陽系內，沒有任何一顆行星的磁場比木星強。與地球磁場相比，木星的磁場強度實在是強太多，具有極強的捕獲粒子並使粒子加速的作用，這會產生可怕的輻射，對探測器造成致命危害。

磁層中的強大電流在木星的極區形成像地球那樣的極光，不同的是，木星的極光是永久性的，圖為2016年6月30日，哈勃太空望遠鏡拍攝到的木星極光。

為對抗木星的強輻射，朱諾號使用1厘米厚的鈦金屬來遮罩內部的電子儀器。而因為強輻射，朱諾號攜帶的可見光相機和望遠鏡將會在繞行木星僅7圈後報廢。我們可以想像一下，如果朱諾號上有人，他能活多久……

朱諾號上使用的太陽能電池板。以往飛掠或者環繞木星的所有探測器，全都使用同位素核電池為設備供電，唯有朱諾號例外，有兩個原因，一是當時核電池的原料鈈-238短缺，二是太陽能發電效率的提高。
在地球周圍，朱諾號上太陽能電池板最高功率可達12-14千瓦；而遠離太陽，到達木星後，朱諾號獲得的陽光只有在地球周圍的4%，此時，功率只有486瓦，而木星的強輻射又將使功率降到420瓦。這3塊太陽能電池板是迄今為止，人類使用太陽能最遙遠的地方。

朱諾號還攜帶了三個鋁製的樂高人偶像，分別代表伽利略（左）、木星之神朱庇特（右），以及朱庇特的妻子朱諾（中），她手持放大鏡，象徵她追求真理。羅馬神話中，朱庇特拉起雲彩遮擋自己，以隱藏自己的行為；而朱諾可以看穿雲霧，揭露她丈夫的本性。這也是朱諾號名字的由來，美國國家航空航天局希望，朱諾號能「撥開」木星的厚厚雲層，一探究竟。
同時還攜帶了向伽利略致敬的銘牌，也是航空等級的鋁製品，由義大利提供，伽利略是義大利人。

400多年前，當伽利略第一次拿起望遠鏡觀察木星並發現木星的4大衛星時，他不可能想到，未來有一天，偉大的人類會將他的樂高人偶和銘牌在28億公里的航行後，送到讓他名垂千古的巨大行星上。

2017年10月，朱諾號將完成使命，此時，它將改變軌道並沖入木星大氣燒毀。費了老大勁才環繞木星，為何不讓它繼續繞下去？留個紀念不好嗎？原來，科學家們擔心，可能攜帶有地球微生物的朱諾號會落入可能有生命存在的木衛二歐羅巴，假如撞上去了，日後人類若發現木衛二真的有生命，那麼，算誰的呢？

「歐羅巴上的生命說：誰的都不是，我是雜交的。」

「NASA：糟糕，這次搞大了！」

每天，每個人都在埋頭干自己的事，似乎，我們每個人一生的眼界也就那麼一點點，但其實不是，有一個叫做朱諾號的探測器正在那個極其遙遠的地方，為你為我，揭開神秘木星和太陽系的奧秘，祝願朱諾號未來一切順順利利。

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