朱諾號[美國木星探測器]

簡介

朱諾號木星探測器是美國宇航局“新疆界計畫”實施的第二個探測項目（第一個項目是已於2006年發射的新地平線號探測器）。“朱諾”由美國洛克希德·馬丁公司建造，宇航局下屬噴氣推進實驗室負責整個探測任務的運行。

2011年8月5日12時25分，朱諾號木星探測器從美國佛羅里達州卡納維拉爾角點火升空，開始踏上遠征木星之旅。

2016年1月13日下午2點（台北時間1月14日凌晨3點），美國朱諾號打破依靠太陽能提供能源的探測器最遠航行記錄，當時它距離太陽約7.93億千米，相比較地球到太陽的距離只有約1.5億千米。

台北時間2016年7月5日中午，美國宇航局召開新聞發布會，宣布已在太空飛行4年11個月的“朱諾”號成功進入木星軌道，這是自2003年“伽利略”號結束木星探測任務以後，13年來首顆繞木星工作的探測器。

科學目標

朱諾號攜帶的科學儀器套件將 ：

•確定氫氧比例，有效的測量木星上水的豐度，這將有助於釐清現行理論中有關氣體巨星的木星是在太陽系的何處形成。

•獲得更好的木星核心質量評估，也將有助於釐清氣體巨星於太陽系何處形成的現行理論。

•精確的繪製木星引力場圖，以確定木星內部的質量分布，包括其結構和動態等屬性。

•精確測繪木星的磁場，評估其起源和結構場，以及在木星的多深處創造出磁場。這個實驗也將有助於科學家了解基本物理學的發電機原理。

•測繪大氣成分、溫度、結構、雲的不透明度和動力學變化，在所有的緯度上達到壓力超過100帕（10MPa；1,450磅/平方英寸）。

•探索木星極地的磁層和極光的三維結構和特徵。

•測量由木星的角動量造成的參考系拖曳，也稱為冷澤-提爾苓進動，和可能的廣義相對論效應與木星自轉連線的一個新測試。

名稱由來

朱諾號[美國木星探測器]

探測器的名字“朱諾”是羅馬神話中天神朱庇特的妻子。朱庇特施展法力用雲霧遮住自己，但是朱諾卻能看透這些雲霧，了解朱庇特的真面目，因此探測器取這個名字也是借用其寓意，希望它能解開這顆雲遮霧繞的氣態巨行星隱藏的秘密。

探測歷程

朱諾號木星探測器總巡航距離超過7億1600萬公里，速度將超過165000英里每小時（約264000km/h）。在一個地球年的時間裡，它會環繞木星33次。

2011年8月5日升空之後，朱諾號的巡航路線會先從地球進行重力助推，在兩年後（2013年10月）再會合地球。

“朱諾”在2011年8月5日12時25分由“宇宙神”-5火箭發射，“因為地球和木星必須處於適當的位置，這樣才能使“朱諾”到達目的地。探測器將於2013年10月利用地球引力飛往木星，預計2016年到達木星軌道，調查木星上冰岩芯是否存在；確定木星上水的含量；大氣中氨的含量；研究木星大氣對流情況以及探討木星磁場起源和極地磁層任務計畫於2017年10月結束。探測木星期間，探測器將在那裡遭受到強烈宇宙射線的照射，強度超過太陽系內除了太陽以外任何有探測器造訪過的地方。按照計畫，朱諾號抵達木星，它將圍繞這顆氣態巨行星的軌道運轉一年時間，任務期間一共圍繞木星飛行33圈，採用極軌軌道在北極到南極之間繞轉飛行。這艘飛船上一共搭載了8台載荷設備，用於考察木星的大氣層，引力場以及磁場。

2015年7月，美國宇航局發布了一則訊息，已經在行星際空間中飛行四年的“朱諾”號探測器預計在2016年7月4日抵達木星。

2016年，它將會進行切入軌道點火，將速度減慢後進入周期為11天的極軌道。

2016年1月13日下午2點（台北時間1月14日凌晨3點），美國朱諾號打破依靠太陽能提供能源的探測器最遠航行記錄，當時它距離太陽約7.93億千米，相比較地球到太陽的距離只有約1.5億千米。

美國國家航空航天局（NASA）發布訊息稱，朱諾號木星探測器將於美國東部時間2016年7月4日晚進入木星軌道，結束其將近5年的長途旅行。

台北時間2016年7月5日，美國宇航局“朱諾”號探測器成功進入環繞木星軌道，將展開探尋木星起源的任務。 “朱諾”號將環繞木星運行20個月，收集有關該行星核心的數據，描繪其磁場，並測量大氣中水和氨的含量。另外，“朱諾”號還會觀察木星表面著名的大紅斑，一個持續了數百年的風暴，從而揭示其深層的秘密。

台北時間8月27日20時51分，美國“朱諾”號探測器到達木星雲層上方4200公里處近木點，以20.8萬公里/小時的繞行速度，捕獲有史以來解析度最高的木星巨型雲層圖像。

目前朱諾號每53天環繞木星一圈。它原計畫在10月19日啟動發動機進行變軌，以使軌道周期減少到每14天環繞木星一圈。但由於發動機閥門出現了問題，朱諾號團隊將推遲發動機點火直到這個問題被修復。 任務團隊將輔助推進器點火31分鐘，微調了探測器的飛行速度。同日因軟體性能問題引起計算機重啟，導致探測器進入到保護性“安全模式”。經任務團隊“會診”修復，短暫“卡殼”的“朱諾”號恢復了工作，並將完成12月11日的近木點飛掠任務。

2017年2月2日，美國宇航局“朱諾號”探測器第四次成功飛越木星。此次“朱諾號”探測器達到近木星點最近距離，該探測器距離木星頂端雲層大約4300公里。朱諾號探測器的8個科學勘測設備和朱諾相機在此次勘測中收集了大量數據，目前已傳送至地球。

2016年10月，抵達木星軌道的NASA朱諾號探測器準備向低軌道機動時出現了故障，軌道機動任務一直被推遲，2017年2月18日NASA在評估各項風險後，決定放棄讓朱諾號探測器進入更低的14日木星周期軌道，其將繼續維持目前的53日周期的科學軌道並進行更多科考任務。

2017年2月21日，美國國家航空航天局（NASA）宣布放棄人類里程碑式的木星探測器——“朱諾”號，因為它已經在錯誤的軌道上滯留了太久時間，團隊不會再去尋找讓其進入更理想軌道的方式。

功能配置

“朱諾”由美國洛克希德·馬丁公司建造，宇航局下屬噴氣推進實驗室負責整個探測任務的運行。“朱諾”是美國宇航局“新疆界”計畫實施的第二個探測項目。

朱諾號木星探測器

“朱諾”號探測器攜帶著3塊太陽能板，每塊寬2.7米，長10米，大小相當於拖拉機的拖車。升空後一個小時內，3塊太陽能板將慢慢展開，這讓“朱諾”號看起來像一台巨型的風車，媒體形象地把這3塊太陽能板稱為“太陽能翅膀”。2017年4月，也就是環繞木星軌道飛行9個月後，“朱諾”號將超過歐洲航天局的“羅塞塔”號彗星探測器，成為單純依靠太陽能動力飛行里程最長的太空飛行器。

“朱諾”號太陽能板可提供14千瓦的電力，但進入木星軌道後，提供的電力僅為400瓦，只能點亮少量電燈泡。因此，“朱諾”號上的科學儀器和機載計算機均高度節能，同時研究團隊還為“朱諾”號精心設計了環繞木星運行的軌道，使其儘可能多地接收陽光。

攜帶設備

探測設備

朱諾號[美國木星探測器]

“朱諾”上裝有9台探測設備，包括一部廣角彩色攝像機，可以向地球發回彩色圖像。當朱諾號進入軌道後，紅外線及微波探測儀器將會測量來自木星大氣層深處的熱輻射源。這些觀測將會補充及證實先前對木星成分的研究包括探測水及氧的分布。此外，這也會幫助了解木星的起源。朱諾號也會研究造成木星大氣層諸多形態及現象的環流。同時，其他儀器會對木星的引力場及兩極磁層的數據進行採集。整個朱諾號任務安排在2017年10月完畢屆時探測船將已環繞木星33圈，最後會離開軌道並墮入木星中。

測試太陽能板

太陽能電池板

這種太陽能電池板具有高效的光能利用率，這也決定了其尺寸龐大：長度達到8.9米，寬度2.7米。足以為五隻標準燈泡提供電力，如果太陽能電池板面對太陽的角度進行最佳化，最大可產生12-14千瓦的電力。由於木星以及衛星附近具有強大的高能粒子場，輻射強度超過除了太陽以外任何有人類探測器到達過的地方，輻射帶由木星赤道開始，穿過木衛二歐羅巴，向外拓展650000公里所以包括太陽能電池板在內的各種外設和內設都要做好各種禁止輻射的處理以承受強烈的X射線的照射。

朱諾還將使用其通訊設備考察木星的重力場，這是其"重力科學實驗"項目的一部分。通過發射信號回地球並觀察其都卜勒效應，科學家們將能夠考察木星重力場對信號的影響。

教育計畫

作為公眾教育計畫的一部分，朱諾探測器還將攜帶3個樂高玩偶一起飛向木星，這三個小人分別是羅馬神話中的天神朱庇特(註：Jupiter，即英語中的木星)，朱庇特的妻子朱諾(Juno，即探測器的名字)，以及義大利著名天文學家伽利略，他對木星的觀測做出過重要的開創性貢獻，包括發現了木星的4顆最大的衛星，它們現在被稱為"伽利略衛星"。

事實上，首顆圍繞木星運行的探測器便被命名為"伽利略號"，除此之外，此次朱諾探測器還將攜帶一塊由義大利航天局提供的伽利略箴言銘牌，上面有伽利略的頭像，以及當年伽利略觀測木星時紀錄的筆記原文。

朱諾飛船的科學載荷

朱諾飛船攜帶的載荷中包括29台感受器，它們將數據傳輸給9台載荷。其中的8台科學載荷——包括MAG，MWRz，重力科學，WAVES，JEDI，JADE，UVS以及JIRAM設備被歸為科學載荷；最後一個JunoCam相機則主要是一台用於教育和公眾宣傳目的的載荷。

由於朱諾採用的是大橢圓軌道，在其運行時有時候會距離木星很遠，有時候則會很近，因此絕大部分的科學探測任務將在軌道上最接近木星的大約3個小時內進行，當然在軌道上其他位置時也會進行校準、一些遠距離觀測以及磁場探測等科學探測工作。

早在1989年，美國已經發射過一枚“伽利略”號探測器，它在1995年抵達木星，開始圍繞木星旋轉。為了研究木星大氣構成，“伽利略”號探測器還向木星釋放了一顆大氣探測器。這顆探測器“命運悲慘”，在進入木星大氣一小時後，就在與木星大氣劇烈的摩擦和強大的壓強下被摧毀了，科學家預測它可能直接被融化甚至蒸發，徹底消失在木星大氣中。這也將是“朱諾”號最終的命運。

雖然人類之前已經發射過“伽利略”號探測器對木星進行過近距離觀測，但是木星仍有磁場、大紅斑、核心成分等未解之謎。“朱諾”號此次將攜帶磁強計、微波輻射計、高能粒子探測器等科學設備對木星進行觀測研究。

最後，木星擁有67顆衛星，數量在8大行星中居首。其中木衛二表面存在水，這令科學家懷疑木衛二上是否有原始生命形態存在。

今天，朱諾號就將被木星的引力俘獲，成為一顆極地軌道衛星。在為期大約一年的探測後，朱諾號將墜入木星大氣，完成自己的使命。不過我們並不能實時看到圖像。之所以選擇這樣的宿命，是因為科學家擔心朱諾號可能污染存在原始生命的衛星。距離延時加上信號頻寬太小，我們只能靜靜等待8月份傳回的圖像，那將是木星有史以來最清晰的“自拍照”。

數百年來人們一直在嘗試對這顆星球進行研究，但關於這顆氣態巨行星，我們仍然有很多基本的問題有待解答。

木星是如何形成的？木星大氣中含有多少水和氧氣？木星的內部結構究竟如何？木星的自轉更加符合剛體轉動，還是在內部不同深度上存在不同速度的自轉？木星擁有固態核心嗎？如果有，這個核心有多大？木星強大的磁場是如何形成的？木星雲層頂部所見的很多大氣結構向下延伸多多深，它與木星大氣深部運動之間有何關聯？木星極光產生的機制是什麼？

巨大星球厚厚的雲層和劇烈的風暴下方，依舊隱藏著許許多多有關這顆巨大行星的身世，以及整個太陽系形成歷史的未解之謎，這些讓人類困惑的問題，朱諾將一一講給我們。

最新信息

近日，NASA木星探測器“朱諾號”拍攝的木星照片。美國宇航局公布木星北極與其南部極光的第一批珍貴高清照片。這是人類有史以來看到的最清晰的木星特寫照，由木星探測器“朱諾號”首次從最近距離飛掠木星時拍攝。

“朱諾”號將環繞木星運行20個月，收集有關該行星核心的數據，描繪其磁場，並測量大氣中水和氨的含量。另外，“朱諾”號還會觀察木星表面著名的大紅斑，一個持續了數百年的風暴，從而揭示其深層的秘密。

“朱諾”號有望揭開木星神秘面紗

朱諾號[美國木星探測器]

7月5日，美國“朱諾”號探測器成功進入木星軌道，成為迄今人類距離木星最近的太空飛行器。在它之前，“先驅者10”號、“先驅者11”號、“尤利西斯”號、“伽利略”號等8個探測器都曾造訪木星。是什麼吸引數量眾多的探測器“前赴後繼”？這次探測任務都有哪些看點？據“朱諾”號項目首席研究員斯科特·博爾頓介紹，“朱諾”號此次進入的是53.5天周期軌道，而不是進行科學考察的14天周期軌道。“朱諾”號要先在這個軌道圍繞木星飛行2圈，10月19日左右再次點燃主引擎，進入14天周期科學考察軌道。在未來20個月的時間裡，“朱諾”號將圍繞木星飛行37圈，用搭載的9台科學載荷儀器對木星進行探測。“通過‘朱諾’，我們可以調查木星巨大的輻射帶，可以深入了解這顆行星的內部，還可以了解木星是如何誕生的，以及整個太陽系是如何演化的。”美國國家航空航天局局長查爾斯·博爾登在宣布“朱諾”號成功進入木星軌道的聲明中說。“朱諾”號上的重力探測器將幫助科學家探查木星的內部結構；磁強計能繪製出木星磁場詳細的立體結構圖，探尋木星時速高達618公里大風的肆虐之源；微波輻射計能穿透木星的雲層，深入其內部，分析木星氣體的成分和運動情況。科學家們相信，“朱諾”號收集到的數據可能會使人們對木星、對太陽、對生命本身的理解等產生飛躍性的變化。在科學意義之外，中國科學院國家天文台的行星科學專家鄭永春還很關注項目的工程難度。對於“朱諾”號來說，去一趟木星並不容易。先要克服地球重力，飛離地球後還得克服太陽引力。靠近木星後，需要通過點燃主發動機進而被木星引力捕獲減速，才能進入木星軌道。在繞著木星飛行時，必須小心避免木星周圍的強輻射和碎片區。在太空飛行59個月，跨越了27億公里後，“朱諾”號成功進入木星軌道。為了確保“朱諾”號能順利進入木星軌道，美國國家航空航天局提前關閉與進入軌道無關的所有設備，並讓探測器執行了35分鐘的入軌動作。為了應對木星周圍惡劣的輻射環境，科學家為“朱諾”號量身打造了一個重達180公斤的“鈦裝甲護盾”，還對探測器上的處理器和電路經過特殊的防輻射處理，並使探測器環繞木星的軌道以避開輻射強度最大的區域。按照計畫，探測任務將於2018年2月20日結束，屆時“朱諾”號將受控沖入木星外層大氣焚毀，以免有毒燃料污染可能存在原始生命的木星衛星。如何在設備逐漸老化的嚴酷環境中完成預定任務，也是工程上的巨大挑戰 。

研究成果

木星上有各種深色的條帶，它們實際上是大氣內的雲層。由於可見光無法穿透這些雲層。我們之前沒法弄清楚在雲層下方發生了什麼。然而朱諾號攜帶了多種微波設備，能夠分別探查雲內不同高度層面上的情況。如果我們最後將所有的結果拼在一起，這些儀器就能幫我們有效地逐層剝開雲層，如同剝洋蔥那樣告訴我們雲層內部的情況。基於微波數據，藝術家做出了想像圖，圖上為我們揭露了雲層的一個鮮明的特徵：有些條紋直到雲層深處依然可見。

Bolton在天文學會上的一次演講中提到，8月27日對極光的測量結果中沒有一項同我們的預期相符。探測器在飛越極光的過程中打開了多種探測器，但大家期待的東西沒有出現，而大家沒有想到的卻來了。Bolton表示，他們正在整理數據。顯然我們得搞清楚木星極光這個複雜的系統。除此之外，在朱諾號加速向木星飛去的過程中，行星磁場的測量讀數一直與行星模型的預測吻合的很好。但是在探測器將要抵達近木點的最後幾分鐘裡，讀數一下子與預測值出現了巨大的差異，顯示實際磁場比預期的要強得多。

Bolton表示，這意味著木星內部磁場遠比我們想像的要複雜。當然了，Bolton也強調，此前從未有探測器來到過如此接近木星的地方，而朱諾號的任務就是收集數據來測試這些模型。更多的驚喜則來自對木星重力場的先導測量。Bolton表示，先前構建了行星內部重力場模型的朱諾號團隊成員已經準備好根據新收集到的數據重做模型了。行星內部的重力場守護著許多秘密，解開這些秘密將幫助我們更好地了解木星。