只有1秒发射窗口，木星探测器JUICE发射艰难

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原定于4月13日的木星冰月探测器JUICE发射任务被取消，原因是位于南美洲东北海岸法属圭亚那库鲁（Kourou）的圭亚那航天中心（Guiana Space Center）发射地点附近发生闪电。欧洲航天局表示，他们将尝试在14日再次发射。

发射窗口时间只有1秒

天气经常会导致发射延迟。为了让火箭安全升空，必须满足特定的天气标准。詹姆斯·韦伯太空望远镜于2021年12月搭乘阿利亚娜5号从同一地点发射升空，由于库鲁周围的不利天气条件，也面临了类似的延误。

一旦发射，飞船将在28分钟后与阿丽亚娜5号发射装置分离。在接下来的17天里，JUICE将部署太阳能电池阵列、天线和其他仪器，然后进行三个月的测试和准备。JUICE将花8年时间到达太阳系最大的行星木星。在漫长的巡航过程中，航天器将在飞越地球、月球和金星时利用一些引力弹弓来帮助旅程。一旦JUICE于2031年7月抵达木星，该航天器将围绕这颗气体巨星飞行大约三年半，并对其三颗卫星（木卫三、木卫四和木卫二）进行飞掠。

然而，需要注意的是，这个木星任务每天只有1秒钟的时间可以发射并到达正确的轨道，幸运的是，在4月底之前，每天都会有一个1秒钟的窗口。

据悉，这艘2.67吨的航天器带着4吨的燃料出发。尽管航天器的设计者承认已经携带了大量的燃料，但他们仍然希望尽可能多地节省，以便JUICE在其目的地进行详细研究。所以，JUICE的升空需要与宇宙高度配合，使用尽可能少的燃料到达目的地。

“我们正试图将所有行星或重力辅助条件堆叠起来，以最少的燃料到达木星，”空客防务与太空公司科学项目负责人伯恩（justin byrne）告诉Space.com。“所以我们有一个1秒钟的发射窗口，可以将JUICE注入正确的轨道。

然而，这种精确到1秒钟的要求，是否会因为各种潜在的误差导致欧洲航天局面临一系列的发射延迟？阿丽亚娜空间公司的项目总监路易斯（Veronique Loisel）表示，该公司的团队已经在JUICE的发射前序列中建立了“备案”，这将吸收在最后准备过程中可能发生的任何延迟和时间表偏差。

据报道，如果阿丽亚娜5号在4月份错过了所有1秒钟的发射窗口，那么发射将在今年七八月份进行。

JUICE的任务是什么，它将研究什么？

木星是绕太阳公转的最大行星，它本身很迷人，但它巨大的卫星对人类才是最大的诱惑。其中一些是大块的冰岩石，表面下可能隐藏着生命赖以生存的海洋。但JUICE并不寻求探测生命——它不会发回外星鱼的照片，但它可以帮助确定卫星隐藏的海洋条件是否至少有机会支持简单的微生物有机体。

欧洲航天局科学主任卡罗尔·蒙代尔（Carole Mundel）教授说，这不是一个疯狂的想法。她告诉BBC：“在地球上的每一个极端环境中，无论是高酸性、高放射性、低温还是高温，我们都能找到某种形式的微生物生命。”“如果我们有类似的条件，微生物没有理由不能在其他地方存在。我们想用JUICE研究的正是这些条件。”

JUICE将对卫星进行35次近距离飞行，有时距离卫星表面不到400公里，然后进入木卫三轨道。宇宙飞船总共携带了10个仪器，有各种相机、粒子探测器、雷达来绘制地下特征，甚至还有激光雷达，用来制作地表地形的3D地图。但英国提供的磁力计可能会提供一些最有影响力的数据，这个由伦敦帝国理工学院建造的仪器将告诉我们卫星上隐藏的海洋的性质。特别是在木卫三，信息应该非常详细。“我们将知道海洋的深度、含盐量、地壳在海洋之上有多深，以及海洋是否与岩石地幔接触，”帝国理工学院的首席研究员米歇尔·多尔蒂（Michele Dougherty）教授解释说，“因此，我们将了解木星的内部结构，并通过其他仪器对木星表面的观察，确定表面是否存在有机物质。”

最有希望寻找到生命的卫星是木卫二。天文学家认为它的海洋与岩石地面直接相连，当热液喷口向上喷发时，岩石可以为生命提供食物和能量。JUICE将执行2次飞掠木卫二的任务。飞船还将对木卫四进行21次飞掠。人们认为这颗卫星的海洋不具备维持生命的能力。它的表面非常古老，布满了陨石坑，似乎缺乏一个可以为海洋提供生命所需营养物质的固体内核。“我们不知道为什么会这样。”多尔蒂说。

但JUICE任务的主要目标是研究木卫三，这是一颗比水星还大的卫星。探测器绕木星系统运行的路径将允许它在2034年12月进入木卫三轨道，使其成为首个绕外太阳系卫星飞行的航天器。从距离地表约4988公里开始，到2035年，航天器的高度将逐渐降低到482公里多一点——如果燃料允许，可能会更低。欧空局JUICE项目经理朱塞佩·萨里（Giuseppe Sarri）说：“如果我们有足够的推进剂，这意味着我们的木星之旅很顺利，没有太多问题，我们将把轨道降低到大约150英里的高度。”

围绕木卫三运行将使科学家能够复杂地了解这颗卫星的特征。它是太阳系中已知的唯一一个拥有自己磁场的卫星，可能来自与地球类似的液态铁核。“如果你站在木卫三的表面，拿着指南针的指针，它会像在地球上一样指向北极，”多尔蒂说，“我们想知道原因。”

JUICE应该能够辨别木卫三的内部结构，包括其海洋的大小和范围。它甚至应该能够测量海洋中由循环的矿物质产生的盐分含量，这可以为生命提供营养。多尔蒂博士指出：“我们正在试图弄清楚这些盐是从哪里来的。”木卫三的海洋与木卫二的海洋有很大不同，但它可能仍然适合居住。“为了适宜居住，你需要液态水、热源和有机材料，”多尔蒂博士说，“如果我们确认或否认这三个条件，我们就已经做了我们说过要做的事情。”

这次任务将于2035年底结束，在木卫三表面迫降，除非在任务期间有发现表明这可能会污染它的海洋。威斯敏斯特大学的天体生物学家刘易斯·达特内尔（Lewis Dartnell）教授说：“如果我是一个赌徒，我可能会把我的钱押在木卫二上有活着的生命，这比今天在火星上发现现存生命的几率要高得多。”

皇家天文学家马丁·里斯（Martin Rees）教授说：“如果我们在土星或木星的卫星上发现生命存在的证据，那么几乎可以肯定它们的起源是独立的。”“这将带来一个重要的信息，那就是生命——如果它在我们的太阳系中独立地开始了两次——不可能是一个罕见的侥幸，几乎可以肯定存在于我们银河系的10亿个地方，它完全改变了我们看待天空的方式。”

“这是我们在太阳系飞行过的最令人兴奋的任务之一，”欧洲航天局局长约瑟夫·阿施巴赫（Josef Aschbacher）说，“也是迄今为止最复杂的任务之一。”

还有谁在研究木星？

JUICE并不是唯一一个研究木星及其卫星的航天任务。

美国宇航局的“朱诺号”自2016年以来一直环绕木星运行。它的焦点一直是这颗行星本身，而不是它的卫星，尽管它最近完成了对木卫二和木卫三的近距离飞行，很快将掠过火山木卫一。

但JUICE预计也会被NASA的另一个新任务木卫二快船（Clipper）赶超，木卫二快船将于2024年10月发射。由于搭载了更强大的运载火箭SpaceX猎鹰重型火箭，它计划于2030年4月抵达木星系统。但没有竞争，这两个任务打算一起合作。木卫二快船任务预计对木卫二进行近50次飞越，最终到达距离表面仅25公里的地方。“将会有两艘航天器同时观测木星及其卫星，”阿施巴赫博士说，“从中可以获得很多科学知识。”

这两项任务诞生于2008年，是对美国宇航局伽利略号宇宙飞船令人兴奋的结果的回应。伽利略号宇宙飞船从1995年到2003年围绕木星运行。“伽利略号发现了这个非常有趣的磁信号，这表明木卫二外壳下有一层导电冰层。”约翰·霍普金斯应用物理实验室的路易斯（Louise Prockter）说，她是木卫二快船团队的一员。

JUICE和快船的结果将揭示未来是否尝试登陆木星的卫星，可能是在木卫二，直接在海洋中寻找生命，这是美国宇航局提出的计划。这样的任务可能还需要20年，但它的科学价值是巨大的。阿施巴赫博士说，欧洲也对类似的东西感兴趣。他说：“我们已经讨论了从一颗冰冷的卫星上带回样本的任务。”这将把材料带回地球进行更深入的研究。“我们从JUICE中学到的东西将是非常重要的线索。”

但目前，人们关注的焦点仍是JUICE的飞船，这是专为在外星世界寻找海洋而设计的新时代的第一艘飞船。“我都等不及了。”多尔蒂说。

来源：BBC、CNN、DW、半岛电视台、纽约时报，图片来源于网络

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