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  • 历时五年飞行 美国“朱诺”号探测器成功进入木星轨道

    来源:www.honkerbase.com 发布时间:2019-09-23

    “朱诺”

    今天中午,北京时间,美国宇航局召开新闻发布会,宣布已在太空飞行4年11个月的朱诺成功进入木星轨道。这是继2003年伽利略之后木星任务的结束。这是多年来第一个在木星周围工作的探测器。

    朱诺在一个穿过木星北极和南极的大椭圆轨道上运行。轨道的最低点距离木星云的顶部不到5,000公里。人类将第一次在如此近距离处获得高分辨率的木星云图像。

    Juno由美国洛克希德马丁公司开发,耗资11亿美元。朱诺也是自20世纪90年代伽利略以来的第二颗木卫星。预计它将在轨道上运行20个月,并在木星周围飞行37圈。有趣的是,当朱诺到达木星时,美国的时间是7月4日,而这一天恰好是美国成立240周年。

    木星是太阳系中最大,最重的行星。它的质量是土星的2.5倍,土星是太阳系中的第二大行星。其他七个行星仍然比木星轻得多。木星也被认为是太阳系中最早的行星。一开始有许多线索。

    在为期20个月的任务中,“朱诺”将专注于木星的磁层,双极极光和内部结构,观察木星变化的云层,确定木星水的含量以及是否有岩心,并揭示木星的形成和太阳系的演变。神秘。此外,它还将测量木星旋转对周围空间和时间的拖曳效应,并测试爱因斯坦的广义相对论。此效应先前已在绕地球轨道运行的“重力探测器B”上测量,但由于系统故障,精度并不理想。

    “朱诺”是对美国宇航局新疆边境计划中木星的调查。它于2011年8月5日发射。它于2016年7月5日进入木星轨道。它是第一个使用太阳能作为能量。访问木星的探测器。

    进入木星轨道的程序

    “朱诺”在轨道上

    “朱诺”于北京时间7月4日凌晨2点飞越欧罗巴轨道,然后于7月4日19:00飞越木星,7月5日凌晨1:30和5:15飞越木星。第三,欧罗巴和Io的轨道。

    北京时间7月5日上午9点16分,“朱诺”开始慢慢调整姿势,进入轨道状态。 72分钟后,它以更快的速度进入轨道进入状态。

    在10:41,Juno切换到低增益天线并微调探测器姿势。在主发动机点火前22分钟,“朱诺”的旋转从1分钟和2圈变为1分5圈,这有助于稳定其进入木星轨道的姿势。

    上午11点18分,“朱诺”启动主发动机,减速约35分钟,飞行速度降低0.542公里/秒。 “朱诺”被木星捕获并进入木星周围的工作轨道。发动机点火后,“朱诺”的旋转从每分钟5圈下降到每分钟2圈,并转向面向太阳打开主天线。

    在被木星捕获之后,朱诺进入了一个椭圆轨道,周长为53.5天,木星周围有两轮。该轨道有助于Juno节省电力。 “朱诺”将在今年10月19日进行最后一次轨道调整,进入一个14天的椭圆轨道,然后开始全面的科学探索任务。

    此外,由于木星目前距地球8.49亿公里,因此美国宇航局在木星轨道上接收到朱诺信号的延迟时间为48分钟。

    朱诺如何与地球沟通?

    加利福尼亚州的70米天线是DNS的重要组成部分。

    Juno探测器使用分布在世界各地的美国深空探测网络(DNS)与地球进行通信,指令和数据吞吐量高达每秒50兆比特。

    在加利福尼亚州,马德里,西班牙和澳大利亚部署的大型射电望远镜

    深空探测网络是世界上最强大的深空通信系统,在加利福尼亚,西班牙,马德里和澳大利亚都有设施。深空网络几乎涵盖了太阳系中的所有勘探项目,火星轨道和地面上的现有流动站和轨道探测器,以及最着名的行星际探测器系列。

    “朱诺”携带各种“武器”

    “朱诺”配备了许多科学仪器,旨在帮助科学家了解木星的磁层和内部结构,以及它是如何形成和演化的。包括的工具包括:

    微波辐射计:利用微波研究木星大气层的深部结构,测量大气中的水和氧含量,使用六个独立的辐射计测量木星的热量。

    可见光摄像机:由于木星的破坏性辐射和磁场,它可能只在木星的前7个轨道上运行。

    紫外成像光谱仪和极光红外成像仪:用紫外和红外相机拍摄木星大气层和极光,分析木星高层大气的成分。

    木星高能粒子探测器:它将测量木星极区磁层中氢,氦,氧,硫和其他离子的能量和角分布。

    重力科学探测器:研究和绘制木星重力场并分析木星的质量分布。

    无线电和等离子体波探测器:识别木星极光电流区域和木星无线电波辐射,并在极光粒子加速时测量通过极光区域的无线电和等离子体光谱。

    木星极光分布实验:分析木星极光的等离子体结构。

    在“朱诺”发射之前,“朱诺”的成功对木星的探测产生了深远的影响,因为更经济的太阳能可以被选为能源而不是昂贵的核能。

    第一个依靠太阳能作为木星能源的探测器

    “朱诺”和篮球场的大小

    Juno是世界上第一个完全依赖太阳能作为木星能源的探测器,于2011年8月发射。木星离太阳的距离超过8亿公里,光强仅为地球的4%。在如此遥远的距离使用太阳能是非常具有挑战性的。过去40年里,木星的探测器都依赖于核电池RTG。提供能量。

    近年来,随着技术的进步,太阳能电池板光电转换率得到了显著提高。“朱诺”号使用的砷化镓太阳能电池总面积约为70平方米,距太阳1.5亿公里的地球轨道上可提供14千瓦。木星的能量仍然在离太阳7.8亿公里的地方,仍然提供405瓦的电力,使得朱诺探测器成为第一个依靠太阳能到达木星的探测器。

    今年1月14日凌晨3点,朱诺号打破了依靠太阳能提供能量的探测器的最远记录,当时它距离太阳约7.93亿公里。此前,记录保持者是ESA罗塞塔探测器,该探测器于2012年11月建立了一个太阳能能源,在罗塞塔前往楚利莫夫-格拉西莫科彗星的途中,该探测器距离太阳最远7.9亿公里。

    为什么选择飞越极点

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    与伽利略在木星赤道平面附近的飞行路径不同,朱诺号将绕着木星的两极运行。然而,木星的强辐射将对探测器构成巨大威胁,并将影响朱诺探测器任务的所有方面,尤其是在其围绕木星的轨道上。

    数据显示了木星云顶和围绕木星的辐射带之间的间隙。为了尽量减少探测器在执行任务期间受到强辐射的影响,朱诺号的飞行路线将继续穿过这一缺口,以确保自身的安全并达到其预期的科学目标。此外,科学家们还设计了一个钛盖来保护“朱诺”号内部的电子设备,以避免强辐射的破坏。此外,围绕木星两极的大型椭圆轨道尽可能避免了探测器落入木星阴影中,从而使“朱诺”获得尽可能多的光线。

    离木星最近的主探测器

    木星直径约14万公里。朱诺号任务期间离木星云顶最近的距离只有4100公里,而木星最近的卫星木星与木星的距离则相反,为公里。朱诺号离木星太近,无法捕捉木星云的高清晰细节,包括大红斑。

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    1995年12月7日,伽利略向木星大气释放了一个340千克的钛大气探测器,它以每小时2575千米的速度在大气中下落了约150千米,在那里它受到压力和热量(在地球大气压力153°C被破坏之前为23),57.6分钟。收集到的数据显示,氢占木星大气的90%,风速超过1000公里/小时。

    此前,1995年12月7日伽利略探测器在近距离探测木星。释放后,探测器直接冲入木星稠密的高温大气,并在燃烧前尽可能多地将其送回木星。大气相关数据。它在接近木星大气层之前记录到了一个辐射峰值,随后是一个没有辐射的空白区域。这些数据进一步证明了木星和辐射带之间存在一个间隙。然而,它只在云中工作了57分钟。今天,这种探测器使用的仪器相对比较原始,甚至有些像盖革计数器。朱诺号携带最新的科学仪器,将飞行至少37个特写镜头到木星云顶,这将大大提高人类对木星大气层和内部结构的了解。

    “伽利略”的继任者

    在太阳系中的八个行星中,木星是研究最多的行星,除了地球和火星。它也是人类探测器在访问外太阳系时必须访问的行星。在朱诺之前,共有八个探测器访问了木星,其中包括一颗名为伽利略的卫星,它正在绕着木星轨道飞行,另外七颗探测器飞越木星,并将木星强大的引力加速到太阳系的其他部分。 (先锋10号,11号,1号旅行者,2号,尤利西斯,卡西尼号,新视野号)。

    但是,如果你想要详细了解一颗行星,那么依靠飞行的匆忙是不够的。它必须是一颗卫星才能在它周围飞行,以便有足够的时间学习。尽管伽利略在20多年前成功进入木星轨道,但由于润滑剂失效,伞形主要增益失败。在此之后,仅依靠备用低增益天线发回数据,整个检测任务大大减少。

    从1995年到2003年,伽利略提供了关于木星轨道中木星磁场的全面信息,这是木星到赤道平面100木星距离的距离。尽管伽利略在木星的恶劣辐射环境中幸存下来,但它携带的陀螺仪变得越来越容易出错。在伽利略的旋转和非旋转部分之间产生电弧,并且探测器被多次置于安全模式,导致第16,18和33次轨道周期的数据丢失。辐射还会引起伽利略超稳定石英振荡器的相移。在2003年陷入木星大气层之前,美国宇航局声称伽利略已经完成了大约80%的科学任务。

    经过13年,木星将再次欢迎一颗新的专属卫星,而这次朱诺将获得最接近的木星图像,获得更多的木星探测数据,并完成伽利略未完成的任务。

    “朱诺”和“木星”蕾丝

    我们都知道,木星有四颗行星级大型卫星,全部以希腊或罗马神话中的木星神的爱人命名:Io(Ioly),Europa(Europa)和Ganymede(Genigmi)De),Callisto(Calristo) ),“朱诺”以木星的“木星”的妻子命名,这是非常机智的。在任务结束时,“朱诺”将落入木星的气氛中,永远不会与“木星”分开。

    伽利略的笔记和离地球最远的娃娃玩具

    “朱诺”带着向伽利略致木星的铭牌致敬。

    “朱诺”所载的铭牌描绘了伽利略1610年1月的木星手稿和伽利略的肖像。文本描述了发现伽利略卫星的过程,如下所示:“在11日它是这样一种形式,最接近木星的恒星只有其他几颗恒星的一半,并且也非常接近其他恒星,并且之前三颗恒星看起来整夜都是一样的,它们之间的距离是相等的。所以,很明显木星周围有三颗移动的恒星以前没见过。“

    “朱诺”载有三个乐高娃娃。

    “朱诺”携带三个乐高娃娃,吸引更多青少年专注于太空探索。这三个数字代表伽利略,木星(罗马神话中的木星之神)和他的妻子“朱诺”。朱诺拿着放大镜作为追求真理的象征。木星拥有闪电的标记,伽利略拿着他的望远镜和木星模型。

    大多数乐高玩具都是用塑料制成的,但为了在太空旅行的极端条件下生存,这三个玩偶都是用铝制成的。 “朱诺号”从木星到达木星的2800公里。三个乐高玩具也创造了一个记录:离地球最远的玩偶。

    任务结束后,“伽利略”,“木星”和“朱诺”将被控制与探测器一起落入木星大气层,以避免污染冰下海洋中的三颗木星卫星。

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