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歐航局花10億歐元的“果汁”計劃,為何先于中美實施?

作者:優美生态環境保衛者

木星是太陽系内除了太陽之外,體積和品質最大的天體。太陽的總品質占據了整個太陽系的99.86%,剩餘的品質有一大半都集中到了木星“身上”。

由于處在太陽系行星軌道較外的區域,木星憑借着它超強的引力,将來自太陽系外圍以及外太陽系的大量行星、彗星吸引到她的“懷抱”,進而為太陽系内部的行星,包括生命搖籃-地球營造了一道天然的屏障。是以,人們親切地稱呼木星為“地球生命的守護神”。

歐航局花10億歐元的“果汁”計劃,為何先于中美實施?

為了近距離地探索木星,從上世紀70年代開始,以美國為首的航天大國,發射了多顆探測器,其中包括一些飛掠探測器,比如先鋒10号、先鋒11号、旅行者1号和2号探測器,這4個探測器目标,并非是專門為了探測木星,而是有别的任務或者木星探測隻是其中的一項任務而已。

到1989年的時候,美國又發射了第一顆專門探測木星的探測器-伽利略号。進入新世紀以後,在2011年美國又發射了朱諾号探測器,對木星探測進入到了一個全新的階段。

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通過這些探測器,人們對木星這顆“巨無霸”行星的品質、體積、大氣層、可能的結構、表面溫度以及磁場等均有了全新的認知,并且通過探測器對圍繞木星運作的一些重點衛星開展了近距離探測,其中研究最多的當屬木衛二,這是一顆表面能清晰看到存在冰層破裂的衛星,通過這一點,科學家們預測木衛二以及其它一些衛星内部,或許存在着巨大液态海洋。而這些能支撐生命存在的潛在特征,成為今後人們對木星及其衛星探測的重點。

歐航局花10億歐元的“果汁”計劃,為何先于中美實施?

當然,能夠發射木星探測器,實在是一項規模宏大、耗資巨大、難度極高的系統性工程,截至目前也隻有美國做過若幹次。随着全球深空探測技術的飛速發展,很多國家和國際組織,也紛紛将目光瞄向了木星,如果能發射木星探測器,并且取得全新的重要研究成果,那麼無疑會極大提升在國際上的影響力。特别是在目前的形勢下,在深空探測領域,形成了以美國、俄羅斯、歐航局和中國在内的“四梁”支撐局面,每一方都躍躍欲試。

歐航局花10億歐元的“果汁”計劃,為何先于中美實施?

比如,大陸在《2016-2030年空間科學規劃研究報告》中,已經提出在完成火星第二次探測并完成取土傳回之後,再計劃實施木星探測這一宏偉計劃,重點研究木星的磁層結構、木衛二的大氣模型以及木衛二表面冰層結構探測等。同時國家航天局也釋出了中國深空探測任務規劃,将對木星的探測提到了重要的議事日程。

歐航局花10億歐元的“果汁”計劃,為何先于中美實施?

美國當然也想繼續鞏固自己在深空探測方面的優勢,正在籌備實施“歐羅巴快船”任務,預計今年年底前正式執行。該任務是在原有探測木星及其重點衛星的基礎上,将目标再次聚焦,瞄準此前已經做過初步探測的木衛二(即歐羅巴衛星),重點探測木衛二是否具備生命體生存的條件,同時着力尋找上面是否存在生命的痕迹。

歐航局花10億歐元的“果汁”計劃,為何先于中美實施?

歐航局作為傳統的“航天巨頭”,自然也不甘心在木星探測上落後,他們從2013年起就開始醞釀木星探測工程,後來将這一探測工程命名為JUICE(果汁)計劃。在火星探測這個計劃受阻延期之後,歐航局将“2015-2025宇宙願景”的首個大型任務,寄托在了“果汁”計劃之上,并加快了推進力度,前後已經投入了10億歐元。

2023年4月,“木星冰衛星探測器(JUICE)終于搭乘阿麗亞娜5型火箭,從法屬蓋亞那庫魯航天中心發射升空預計将于2031年前将探測器送到木星軌道。從時間線上看,要比中國和美國的都要靠前。

歐航局花10億歐元的“果汁”計劃,為何先于中美實施?

“果汁”計劃的核心内容,包括5個優先的領域,分别是木星湍流的大氣層、以及木星的4個重要的衛星(“伽利略衛星”),分别是火山活動依然活躍的木衛一“伊奧”,表面多冰的木衛二“歐羅巴”,表面多岩石和冰混合體的木衛三“蓋尼米得”以及木衛四“卡利斯托”。而之前普遍認為冰殼下面隐藏着液态海洋的三顆衛星(木衛二、木衛三和卡利斯托),将成為“果汁”計劃的重點關注對象。

歐航局花10億歐元的“果汁”計劃,為何先于中美實施?

該計劃實施的路線是這樣的,先是飛到木星的環繞軌道,對木星的大氣層和磁場進行連續觀測,同時研究木星和它的4個伽利略衛星的引力作用環境,這是貫穿整個探測任務的主線。在此期間,探測器将根據它穿梭在木星及其衛星之間的情況,适時調整觀測角度。

先造訪太陽系内隕石最多的木衛四(卡利斯托),然後兩次飛越木衛二,對木衛二上噴發的“羽流”、表面的成分和化學性質等進行探測,同時應用探冰雷達在月球淺層地下尋找液态水,并且探測冰殼以及液态海洋的厚度。此後再進入木衛三的軌道,來探測和分析其多冰地表以及地下海洋的内部結構。

歐航局花10億歐元的“果汁”計劃,為何先于中美實施?

據初步測算,木衛二、木衛三和木衛四内部所儲存的液态水總量,可以達到地球海洋所含水量的6倍以上,至于這些衛星内部的液态水,到底是鹹水、淡水,還是其它液體,屆時肯定會有所定論。如果這些衛星内部含有的真是液态的水資源,那麼無疑會對以往科學家們認為的太陽系存在生命的宜居條件,有一個翻天覆地的變化。

歐航局花10億歐元的“果汁”計劃,為何先于中美實施?

有意思的是,木衛的這三個衛星,表面形态都有極大的不同,既有古老、黑暗、嚴重的坑坑窪窪,也有地質活動非常活躍的“年輕”證據。後續無論是歐航局的“果汁”探測,還是美國和大陸實施的木星探測,無疑都會為我們全新地呈現木星這些衛星形成和演化的軌迹,是否經曆過地質構造或火山作用的塑造,以及是否會有生命的奇迹出現。

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