20世纪70年代末期，科学家对木星的许多奇异情况依然迷惑不解，如木星的大红斑为什么会以如此快的速度旋转？木星内部流出的能量为什么会大于入射的太阳光？木星怎么会有那么强的磁场？因此，美国决定发射一颗探测器来探测木星。
1989年10月18日，在经历多年先后9次变动计划后，美国终于成功发射外行星探测器——“伽利略号”（Galileo），成为人类有史以来最成功的行星探险之一。
“伽利略号”木星探测器是从“亚特兰蒂斯”号航天飞机上发射的，是美国航天局第一个直接专用探测木星的航天器。这一探测计划由美国和联邦德国联合进行。
当晚7时13分，“阿特兰蒂斯”号已顺利地释放出“伽利略”号飞船及其推进器。至此，“伽利略”号飞船已踏上为时6年、行程约38亿公里的漫长征途飞往木星。
为了研究木星大气构成，其实“伽利略”号探测器还向木星释放了一颗大气探测器。但这颗探测器“命运悲惨”，在进入木星大气一小时后，就在与木星大气剧烈的摩擦和强大的压强下被摧毁了。
而“伽利略”号发射后，先是不停地朝向太阳轨道飞行了两年。1990年2月9日，它从金星云层1600公里上空飞过；于1990年12月以时速1.429万千米的速度，首次通过地球轨道；1991年10月29日，从小行星加斯帕拉斯上空1600公里附近飞过，成功拍摄到历史上第一批近距离的小行星照片；再以时速12.71万千米的速度，于1992年12月第二次通过地球轨道和地—月交会轨道，并对它们都“顺便”进行了红外观测。
最后，它以时速14.03万千米的速度，于1995年12月7日到达木星。
它的轨道器在释放出探测器后，就成为木星的人造卫星，探测器则下降到木星表面，并及时地向地球连续地发回了各种宝贵的探测数据。使人类对这个距离地球非常遥远的星球第一次有了比较清晰的了解。
“伽利略”号探测器呈不规则长形体，是美国迄今最精密的星际飞行器之一，整个发射计划耗资约15亿美元。飞船总重2550公斤，由轨道器和大气层探测器两部分组成，它们的任务是测量木星及其几个主要卫星的大气层以及木星周围的电磁场和粒子辐射环境。飞船装备了不少先进探测设备，含摄像机、近红外勘测分光仪、磁强仪、测云仪、大气结构仪等17种科学仪器，用于木星大气层构成、云层结构、温度、磁场等方面的勘测和研究。
（图源：NASA）
在1995年12月飞抵环木星轨道后的7年多时间内，它创造的纪录有：绕木星运行34周，与木星主要卫星35次“邂逅”，发回包括1.4万张照片在内的3万兆比特数据，在木星的三颗卫星上发现了地下液态盐水存在的证据，第一次从轨道上对木星系统进行了完整考察，第一次对木星大气进行了直接测量。
它第一个拍到了木星卫星欧罗巴有海洋的照片；第一个拍到了月球和彗星在一起运行的照片；也第一个拍到了1994年星际大爆炸的壮观情景。一些发现如木卫三有自发的偶极磁场和地下盐水海洋，木卫二上剧烈的板块构造等，至今对人类探索木星和外太空有着重要的启发。
1995年12月，“伽利略号”进入环木星轨道。
2003年9月21日，“伽利略”号探测器坠毁于木星，结束了其近14年的太空探索生涯，与“伽利略”号探测计划有关的约1500名各界代表聚集在一起为其“送终”。它旅行了28亿英里，它的终结日期比原来预计的晚了六年。
伽利略号绕木星飞行了34圈，观测结果大大增进了人们对木星和四颗伽利略卫星的了解。1995年12月，伽利略号轨道器释放一枚木星大气探测器，获得了有关木星大气层的第一手探测资料。
木星作为一颗气态巨行星，可以说是太阳系八大行星中体积最大、自转最快、最神秘的行星。人类走出地球之后，看到的最显眼的星球就是木星，因此对它的探索也非常频繁。
为了一睹木星的“真容”，揭示其“内心”，NASA已先后向木星派出了8个探测器，这些探测任务对木星的大气层、表面、卫星及环进行了研究，它们分别是：“先驱者10”号（1972年3月2日）、“先驱者11”号（1974年12月）、“旅行者1”号（1977年8月）、“旅行者2”号（1977年9月）、“尤利西斯”号（1992年2月）、“伽利略”号（1995年12月）、“卡西尼”号土星探测器（2000年）、“新地平线”号冥王星探测器（2007年）。
“伽利略”号探测器任务结束之后，又过了13年，美国又发射了更先进的木星探测器——“朱诺号”飞船。它是在2011年8月5日发射升空，在2016年进入木星轨道，开始对木星进行长期的探测。“朱诺号”是迄今人类距离木星最近的航天器，它的一个强大优势在于可以多次来回进行低空穿越木星大气。2018年2月，美国航空航天局（NASA）公布了由“朱诺”号卫星拍摄到的一组木星南极的图像，醒目的蓝色漩涡以华丽的图案扭曲变幻，创造了令人惊叹的奇观。
到目前为止，还没有宇宙飞行员冒险进入到木星的大气层，但科学家们认为，那隐藏在神秘云层和风暴下面的世界他们已能推断出。
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