Juice探测器利用地球引力弹弓加速 奔向木星冰卫星

Juice探测器利用地球引力弹弓加速 奔向木星冰卫星

Discussion: 放置奇兵

据欧洲航天局(ESA)2026年10月3日发布的消息,木星冰月探测器(Juice)于9月28日以8640公里高度飞越地球,利用地球引力将飞行方向改变20度,速度增加3.5公里/秒,大幅节省燃料。此次引力助推是Juice前往木星的关键一步,也为科学家提供了难得的机会校准仪器。

同框照片

引力弹弓如何重塑轨道

Juice于9月28日13:45 CEST(11:45 UTC)到达近地点,位置在印度洋上空约8640公里。探测器以极高速度掠过地球外层大气,利用地球引力场像弹弓一样改变轨道。ESA飞行控制小组在飞越前四周只做了一次小修正(共预留六次机会),便将探测器引导至精确路径。据美联社(AP)援引ESA任务控制中心数据,此次助推使Juice相对太阳的速度提升了约3.5公里/秒,方向转向木星方向。

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精确导航与燃料节约

“飞越需要实时超高精度导航。由于我们非常周密的规划,仅消耗了为这次飞越预留的少量推进剂,”Juice航天器运营经理Angela Dietz表示。“这让我们有更多燃料用于木星探测,在木星周围进行冰卫星观测。”ESA透露,整个飞越过程从8月17日开始密集跟踪,将持续至10月10日。下表列出了Juice任务的关键时间节点:

素颜照片
日期事件备注
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2023年4月从库鲁航天中心发射使用阿丽亚娜5火箭
2024年8月首次月球-地球重力助推验证引力辅助技术
2025年观测彗星3I/ATLAS科学仪器测试
2026年9月28日第二次地球飞越方向改变20°,速度增加3.5 km/s
2029年1月第三次也是最后一次地球飞越确定最终飞向木星轨道
2031年抵达木星系统开始35次冰卫星飞越

地球与月球:科学仪器的绝佳测试场

改变轨道是主要目的,但飞越也给任务团队提供了宝贵的科学仪器校准机会。这是任务中第三次此类机会——第一次是2024年的月球-地球重力助推,第二次是2025年对彗星3I/ATLAS的观测。ESA科学运营中心、技术中心与10个科学仪器团队协调数月,精心安排每个仪器的操作时段,在有限资源和能源约束下最大化科学产出。

生图曝光

“Juice前往木星的旅程中只有少数机会能在已知环境下校准和验证仪器,”Juice项目科学家Claire Vallat表示。“考虑到时间有限和操作限制,有时需要优先安排仪器活动,例如今天早上Juice进入地球阴影时只能依靠电池供电。在这次飞越中,校准活动根据其对木星工作准备的相关性进行排序,同时考虑该机会是否独一无二或能否在后续旅程中再安排。”

颜值巅峰

为木星冰卫星探测做准备

尽管地球飞越准备充分,但相比木星任务仍然简单。Juice计划对木星的三颗大冰卫星——木卫三、木卫四和木卫二进行35次飞越。这些飞越的规划早在十年前就已开始。地球飞越充当了重要预演,科学家可以校准仪器,了解它们在太空中的实际表现(总是与地球上略有不同),并完善后续数据分析工具。

“木星冰卫星的飞越将更具科学挑战性,”ESA科学主任指出。届时Juice必须准备好每次飞越时尽可能捕捉高质量信息。

穿越地球磁尾的科学机遇

Juice还花费数天时间穿越地球磁尾——地球磁场背向太阳方向的延伸区域。这给了探测器测量远离地球的磁场和带电粒子的机会。与此同时,欧中联合“微笑”(Smile)任务正在观测极光并测量近地磁场和粒子。结合Juice与Smile的测量数据,科学家有望将地球磁尾深处的活动与极地地区的事件联系起来。ESA预计在未来几周发布部分仪器拍摄的图像和光谱,包括Juice科学相机JANUS拍摄的高分辨率地球和月球图像。

未来计划:2029年最后一次飞越地球

Juice与地球的故事尚未结束。2029年1月,探测器将进行第三次也是最后一次地球飞越,那将把它送上2031年抵达木星所需的最终轨道。届时,Juice将开始其主要科学任务:详细研究木星及其三颗大型海洋卫星——木卫二、木卫三和木卫四,评估它们作为过去或现存生命潜在栖息地的可能性。

Q1: Juice为什么要多次飞越地球?

A1: 通过多次行星重力助推,Juice可以在不消耗大量燃料的情况下提升速度和改变方向,从而在8年巡航期内抵达木星。每次飞越都经过精密计算,逐步将探测器推向木星轨道。

Q2: Juice的主要科学目标是什么?

A2: 主要目标是对木星及其三颗大型冰卫星(木卫二、木卫三、木卫四)进行详细观测,研究它们的内部结构、海洋和表面成分,评估它们作为潜在宜居环境的可能性。

Juice此次地球飞越成功标志着深空引力辅助技术的又一次精确实践,也为2031年抵达木星后的冰卫星探测奠定了坚实基础。随着ESA与全球合作伙伴继续推进任务,人类对木星系统及地外宜居性的理解将迈上新台阶。

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欧航局木星冰月探测器(Juice)9月28日飞越地球,速度增加3.5公里/秒,方向改变20度。这次引力助推节省了大量燃料,并为2031年抵达木星研究冰卫星做准备。

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