拨云见“木”吧，“朱诺号”！

李忠东

我们不得不承认，美国宇航局（NASA）在为各类探测器取名时，往往凝结着深厚的人文历史情怀。

朱诺其实是罗马神话中天神朱庇特的妻子，传说朱庇特常常会施展法力，用云雾遮住自己的真容，让他人难以辨别。唯有朱诺能看透这些云雾，了解朱庇特的真面目。

不知这一次，人类的“朱诺”，能否解开木星这颗云遮雾绕的气态巨行星隐藏的秘密。

精准进入木星轨道

其实早在2016年6月底，“朱诺号”（Juno）探测器就已经进入了木星的引力范围。木星的强大引力，加速了“朱诺号”的运行，使其达到了15万英里/时（约合24万千米/时），成为有史以来速度最快的人造飞船，依其速度，9分钟内就能环绕地球飞行一圈。因此，如何让高速飞行的“朱诺号”成功被木星捕获，并成为环绕木星的卫星，就成了“朱诺号”在进入木星轨道时面临的最大挑战。

为了确保它能顺利进入木星轨道，NASA提前5天关闭了探测器上的所有设备，直到“朱诺号”到达两天后才再次打开。因为一旦遇到意外，飞行探测器就将划过木星，消失在宇宙空间里了。

7月5日11时18分，激动人心的时刻到来了——“朱诺号”点燃引擎，进行了长达35分钟的主动降速后，被木星的引力俘获，进入木星轨道，成为一颗极地轨道卫星。由于“朱诺号”和地球之间的单向信息传输时长为48分钟，因此NASA需要提前约1小时就开始向它传送减速和入轨的信号指令，而在这个过程中仍极有可能出现不测。

值得庆幸的是，“朱诺号”不负众望，一次成功。从整个过程来看，这一切都进行得很顺利——“朱诺号”点燃发动机的时间和预测的只相差了一秒。如果时间相差过大，它很可能永远失去进入木星轨道的机会。

紧接着，“朱诺号”进入了周期为53.5天的木星俘获轨道，运行两个周期之后，它将于2016年10月19日实施其最后一次主要变轨，以350 米/秒的速度进入周期约为14天的科学轨道。

等待5年的约会

“朱诺号”在茫茫太阳系中飞行了近5年，跨越了27亿千米后才等到与木星相会的这一天，实属不易。虽然早在2011年8月，“朱诺号”便发射升空了，但它并没有径直飞向木星——它在摆脱地球引力后仍然受控于太阳引力的作用运行着。直到2013年10月9日，飞出地球两年后的“朱诺号”与地球擦身而过（最近时仅相距559千米），在地球的引力弹射作用下（也就是所谓的弹弓效应），它获得了7.3 千米/秒的加速度，才具备了飞往木星的能力。

正是在这段“游弋”于地球周围的日子里，科学家抓紧时间，开机测试了“朱诺号”所携带的科学仪器，为向木星进发做好了充足准备。

这次“朱诺号”成功进入木星轨道，创造了一系列不可思议的工程学奇迹，还创下了两个第一：第一个由太阳能驱动的木星探测器，第一个围绕着木星两极轨道飞行的人造探测器。

“朱诺号”上还搭载了三个铝制乐高人偶——“伽利略”、“朱庇特”和“朱诺”。“伽利略”带着他的望远镜和木星模型，“朱庇特”手握闪电权杖，而“朱诺”则手执放大镜作为追求真理的标志。还有一块铭牌也跟随它们前往木星，铭牌上镌刻着伽利略在1610年1月观测木星的手稿以及这位著名科学家的肖像。

三头六臂窥探木星

在成功完成一系列的变轨之后，“朱诺号”将于今年11月开展预定的探测考察任务，其主要使命是了解木星的起源、形成和演化过程。

在众多先进设备和成熟技术的帮助下，“朱诺号”将近距离观测木星云层的顶端，并探测木星云层下方的情况，对木星两极的极光、引力场、磁场、大气结构和成分进行探测，同时观察它的内部结构、大气与磁场各方之间的相互关联。通过这些研究，科学家将加深对木星形成与演化的理解，并在此基础上进一步了解整个太阳系诞生的过程和机制。

为了实现相关目标，承担着重要科学观测任务的“朱诺号”采取木星极轨道飞行，高度很低，最近时距离木星云层顶部仅4100千米，每11天围绕木星运行一周。这样的轨道设计出于两方面的考虑：一是能使探测器飞得非常低，以获取精确的引力场测量数据;二是可以避免探测器进入危险性最高的辐射区域，从而最大限度保护它的安全。

此外，由于受到太阳风的影响，木星上有非常强烈的辐射带，其分布与地球上空的范艾伦辐射带类似，但强度却要高得多。范艾伦辐射带由地球磁场俘获的带电粒子构成，形成两个环绕地球的同心环。辐射带会因为太阳风暴和其他空间天气事件而膨胀，常常会对卫星通讯、GPS卫星以及宇航员构成严重威胁。因此，“朱诺号”需要“头顶”1厘米厚的钛合金保护层，才能保证电子元器件仪器的正常工作。

在7月5日进入木星轨道后，“朱诺号”搭载的“JunoCam”彩色可见光相机就开始工作并传回数据。7月11日，它在距离木星约430万千米的位置拍下了木星的第一张照片，其中包括木星的大气层特征、大红斑和三颗最大的卫星——木卫一、木卫二和木卫三。然而由于距离延时加上信号带宽太小，研究人员那时还只能在这张照片上看见木星的“迷之侧脸”。

想要真正分享这颗大型气体行星有史以来最清晰的高解析度图片，还需要耐心等待几周时间。不过美国西南研究院首席研究员斯科特·博尔顿却非常乐观：“‘JunoCam成功经受住了木星极端辐射环境的考验，它已经准备好拍摄木星，我们迫不及待地想看到木星两极的第一张图像。”

作为“朱诺号”的眼睛，“JunoCam”专为拍摄木星两极和云层顶端的壮观景象而设计。它将提供一个更宽广的视角，为“朱诺号”上的其他科研仪器提供素材。

注定早逝的悲剧英雄

按照计划，“朱诺号”将围绕木星飞行37圈，其中有32圈极为关键：首先需要用8圈实现对木星表面每隔48°经度的8个窄条的观测，接着再用8圈将观测区域间隔缩小至24°，最后再用16圈将其缩小到12°。

虽然环绕一圈科学轨道要约两周时间，但“朱诺号”只有在最接近木星的6～8个小时里才能有效地开展科学观测。不过这32圈科学轨道编织的“鸟笼”，足以把整个木星表面纳入囊中。到2018年2月20日，“朱诺号”将完成自己光荣而神圣的使命。由于携带有剧毒燃料，以及地球上的微生物和细菌，科学家担心它可能会污染木星几颗卫星上的环境，而在那些冰卫星上又可能存在着微生物形态的生命，出于“行星保护原则”，因此“朱诺号”最终的命运就是主动受控坠入木星大气层焚毁。

当然，“朱诺号”也不必过于伤心。早在1989年，美国就已经发射过一个“伽利略号”（Galileo）探测器。它在1995年抵达木星，开始围绕木星旋转，并向其释放了一颗大气探测器，以研究木星大气的构成。不料在进入木星大气层1个小时后，“伽利略号”就与大气发生了严重摩擦，最终被强大压强摧毁。科学家估测，这颗大气探测器极有可能直接被融化甚至蒸发，彻底消失在木星大气中。与之相比，“朱诺号”显然要幸运得多。

尽管“伽利略号”探测器对木星进行过近距离观测，但是对人类来说，这个巨大的行星仍有磁场、大红斑、核心成分等许多未解之谜。此次，“朱诺号”将携带磁强计、微波辐射计、高能粒子探测器等众多先进的科学设备，对木星进行详细的观测研究。

以罗马神话中众神之王朱庇特命名的木星绝不是一颗平庸的行星，而敢于窥探众神之王真实面目的朱诺，也注定将成为一个史诗般的悲剧英雄。究竟“朱诺号”能否拨开云雾，看透木星的厚实云层，直击真容，帮助人类洞悉其内部结构，就让我们拭目以待吧！