箭在弦上——木星冰卫探测器即将发射

Jupiter Icy Moons Explorer

作者|周已皓

审核|丁乙、邹乾一

编辑|席宇博

本文约2000字，阅读约需5分钟

木星冰卫探测器艺术图|图源：ESA

木星是太阳系中最大的行星，目前已经发现95颗卫星围绕其运转，其中不乏四颗伽利略卫星。这四颗伽利略卫星中除木卫一外，表面多多少少都存在冰层、干冰等物质，其中木卫二、木卫三更是拥有近乎全球性的冰层，因此被人们称作“冰卫星”（Icy Moon）。

与我们目前推断的月球地质结构不同，木星的这些冰卫星是由水冰、硅酸盐、干冰等物质组成的。就目前探测结果来看，木卫二、三、四的冰层、岩石层之下与硅酸盐核之间很可能都存在着绵延数千公里甚至是全球性的液态深海。行星科学家们迫切地想知道这些冰卫星的真正地质构造。因为绵延的液态水意味着孕育生命的摇篮。百闻不如一见。想弄清楚它们的奥秘，就必须通过深空探测器实地造访。

木星及其伽利略卫星|图源：NASA

在此之前，已经有不少探测器为探索木星及其卫星系统做出了重大贡献，诸如飞掠木星的探测器先驱者10、11号、旅行者1、2号，以及围绕木星系统探测的伽利略号、朱诺号。正是依靠这些探测器发回的数据，并结合地基、天基望远镜对木星系统的多波段观测，使得行星科学家得到了如今对于冰卫星们的所有认知。

伽利略木星探测器（左）与朱诺号探测器（右）艺术图|图源：NASA

而箭在弦上、马上即将发射、奔向木星系统的木星冰卫探测器也即将加入这个光荣的大家庭，为人类探索木星系统、了解巨行星卫星、追寻生命起源做出重大贡献！

木星冰卫探测器（Jupiter Icy Moons Explorer）拥有一个很好听的缩写：JIUCE，不知是否是在暗示冰卫星们的地质结构就像爆汁软糖一样“多汁”。它是欧洲空间局的一个木星系统探测器，主要探测目标为木卫二、木卫三、木卫四和木星本身。预计将在今年4月13日（也就是下周四）在法属圭亚那由阿丽亚娜5火箭发射，踏上前往木星的征途，并经由多次引力弹弓加速，最终计划于2031年7月左右到达木星。

JUICE |图源：ESA

该探测器主要携带了3类探测仪器，包括用于遥感探测的朱庇特、他的爱情故事与后代全面探测仪（JANUS），卫星与木星成像光谱仪（MAJIS），亚毫米波探测仪（SWI）和紫外成像光谱仪（UVS）；用于探测木星系统物理环境的木卫三激光测高仪（GALA），冰卫探测雷达（RIME），无线电干涉和多普勒实验仪（PRIDE），木星和伽利略卫星的引力与地球物理探测仪（3GM）；用于粒子和场原位探测类的JUICE-磁强计（J-MAG），粒子环境包（PEP），无线电波和等离子波探测仪（RPWI）。鉴于木星的磁场非常强大，辐射量非常高，探测器的电子设备和电子元件防护变得极端重要。因此，在探测器的设计中，保护探测器免受辐射和强磁场的影响成为了设计的第一目标。

JUICE探测器与人体的大小对比|图源：Wikipedia

该探测器的任务主要为探测木卫二的地质活跃区域，确定非冰物质的化学组成，寻找液态水；并对木星高纬度地区进行观测，研究木星大气层、磁场特性；它还将环绕木卫三飞行，成为首个进入其他行星卫星轨道的航天器，并将调查木卫三海洋范围、表面组成、演化过程和周边空间环境等，研究木卫三的宜居天体特征；此外，该探测器也将多次对木卫四进行飞掠探测。

JUICE轨道图|图源：Airbus Space

在探测冰卫星的过程中，科学家们主要关注的是冰卫星的地质和化学特征，以及生命存在的可能性。冰卫星的地质特征包括撞击坑、山脉、峡谷等，这些特征可以帮助科学家们更好地了解冰卫星的演化历史，而化学特征则可以确定冰卫星的化学成分，如果发现某些特殊化学物质的存在，就可能意味着存在生命活动。此外，科学家们还会关注冰卫星是否存在液态水和海洋，因为液态水是生命存在的必要条件之一。

除了探测冰卫星，该任务的另一重要目的是研究木星本身。木星是太阳系中最大的行星，它拥有非常强大的磁场和大气层。通过探测仪器可以测量木星的磁场和大气层的特性，帮助科学家们更好地了解木星的形成和演化过程，以及可能与冰卫星存在的相互作用。这也有助于我们更好地了解太阳系的起源和演化。

JUICE被封装在整流罩内|图源：ESA

目前，JUICE已基本完成总装，瞄准4月13日的发射日期。和前辈们一样，JUICE也是一个耗费大量资金、横跨十余年的庞大计划，需要近乎两代科学家与工程师前赴后继的努力与支持。但比起天文学尺度上动辄亿万，十年光阴不过是弹指一挥罢了，但在这短短的一瞬，JUICE却可能揭示木星的重大秘密，这也正是探索浩瀚宇宙的魅力所在。正如英国探险家马洛里关于为什么要登山的回答：“因为山就在那里！