天文史上的今天 | “朱诺”号进入木星轨道

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2016年7月5日国际标准时间03：53，美国宇航局的“朱诺”号飞船结束了5年的漫长征途，成功进入木星轨道。

2016年7月5日，朱诺号抵达木星

2016年7月5日国际标准时间03：53，美国宇航局的“朱诺”号飞船结束了5年的漫长征途，启动反推制动发动机，成功切入木星轨道，从而成为人类历史上第二颗人造木星卫星。在它之前，美国在上世纪90年代至本世纪初（1995~2003）执行的“伽利略”号探测计划是人类历史上首个围绕木星运行的轨道器。

“朱诺”号耗资大约11亿美元，2011年8月5日从地球发射，原计划围绕木星运行7年时间，但目前美国宇航局已经批准将“朱诺”号的运行时间再延续三年，一直到2021年之后。

上世纪90年代至本世纪初（1995~2003）执行的“伽利略”号探测计划示意图

来源：NASA

“朱诺”号属于美国宇航局“新边疆”计划（New Frontiers）旗下的三个探测器项目之一，另外两个分别是飞向冥王星和柯伊伯带的“新视野号”探测器，以及开展小行星取样返回的“OSIRIS-REx”项目。

前者已经在2015年首次实现人类飞船对冥王星的近距离飞掠，并将在2019年元旦当天再次近距离飞掠一颗更加遥远的柯伊伯带小天体；后者预计将在2020年飞抵101955号小行星“贝努”（Bennu）并实现美国历史上的首次小行星取样返回。

“新边疆”计划网站页首

来源：NASA

飞向冥王星和柯伊伯带的“新视野号”探测器示意图

来源：NASA

旨在实现美国首次小行星取样返回的“OSIRIS-REx”探测器示意图

来源：NASA

“新边疆”计划是美国宇航局在2003年创设的一个中等规模任务计划，其预算原则上不超过10亿美元，相比之下，好奇号火星车耗资高达25亿美金。该计划旗下已经实施的项目，包括“朱诺”号在内一共有三个。

关于该计划旗下的第四个项目，在2017年12月20日已经宣布了最终入围角逐的两个候选项目，分别是飞向土卫六的“蜻蜓”号（Dragonfly）探测任务，设想向土卫六地表发送具备垂直起降能力的飞行器开展多地点勘察；另一个则叫做“凯撒号”（CAESAR）。该项目计划从此前欧洲罗塞塔飞船考察过的67P彗星表面取样并返回地球。预计到2019年年中，最终胜出的项目将会宣布，并在2023~2024年之间发射。

“彗星天体生物学探索样品返回”（“凯撒号”，CAESAR）项目示意图

来源：NASA

飞向土卫六的“蜻蜓”号（Dragonfly）探测任务示意图

来源：NASA

抵达木星以来，到今天已经有7年之久，实际上已经到了这艘飞船最初的设计寿命，但它依旧状态非常良好，正在木星极地大椭圆轨道上持续开展对这颗巨型气体星球引力场，磁场和大气结构与成分等诸多方面的观察与研究。

由于“朱诺”飞船的运行轨道是一个巨大的椭圆，距离木星最近时仅有4200公里，但最远时则达到810万公里。“朱诺”飞船每围绕木星转一圈大约需要53天时间，大多数对于木星的观测工作都只能在距离木星比较近的时候开展。事实上，最开始的时候，设计规划的是让“朱诺”飞船进入一个周期为14天的工作轨道，这样在设计寿命期间它就可以完成更多次的近距离观测，然而由于飞船的发动机出现问题，变轨没有完成，导致这一计划未能实现。这样，“朱诺”就将难以完成其最初预计的科学观测任务量。

“朱诺”的53天周期运行轨道，可以看到远木点和近木点差距很大。图中可以看到木星赤道上空强烈的辐射带，采用极地轨道的目的之一也是为了尽量减少飞船穿越这一辐射带的时间

来源：NASA

考虑到这样的现实，结合“朱诺”号其他部件的良好性能与状态，NASA决定让任务延长3年，一直到2021年之后。

这就确保了“朱诺”号能够完成其最初预定的科学任务，并且由于轨道更远，也能有机会对远离木星的更大尺度上磁场与重力场结构进行探测，这也是科学任务根据新的情况灵活应变的一个案例。

2011年8月5日，发射升空的“朱诺”号探测器

来源：NASA

“朱诺”号从地球出发飞向木星的漫漫征途，可以看到在2013年还进行了一次地球引力弹弓借力加速

来源：NASA

2013年，发射两年后，朱诺号从地球附近飞过进行引力弹弓借力飞行期间拍摄的地球，这是哪个大洲？

来源：NASA

如果不出现更多的意外，到2021年完成任务之后，“朱诺”号将像它的前辈“伽利略”号一样，冲入木星大气层中焚毁，以防止燃料耗尽后的飞船失去控制，最终撞上木卫二这样存在液态海洋，甚至可能孕育地外生命的星球环境。

编者按：

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