您当前的位置  > 首页  >  科普与人物  >  权威解读 > 正文
从伽利略遥望到“朱诺”近观,人类向木星走了四个世纪
发布时间:2016-07-06 分享:

公元1609年,45岁的意大利科学家伽利略把从管风琴上拆下的两根粗细不同的管子套在一起,并向管子中塞入凹透镜、凸透镜各一块。正是这个听上去有点无趣的小事,此后掀起了天文学界的狂风巨浪,人类在宇宙中所处位置的知识被彻底改变。


伽利略制成了人类历史上第一个天文望远镜,并将其对准深远星空,尽管当时欧洲人热衷用望远镜这个新奇玩意遥望远处的教堂和漂亮姑娘。很快,他观测到木星周围的“异样”,并在1610年1月的观测日志中记录了有4颗卫星绕转木星的天文现象。


顷刻间,当时的科学和宗教界一片哗然,“居然有天体不围绕地球运行?!”伽利略用他的望远镜,让“地心说”遇到有力反证。震怒的教廷宣布,哥白尼的“日心说”是异端邪说,伽利略支持哥白尼的观点离经叛道。


不过,深感痛楚的伽利略一定没有料到,400多年后的某一天,他以另一种方式“抵达”自己目力所及之处。


2011年8月,美国“朱诺”木星探测器发射升空,探测器内部载有一个约3.8厘米高的白色伽利略小玩偶。这位特殊的客人左手托着木星模型,右手握着望远镜远眺,若有所思。


意大利航天部门向美国国家航空航天局捐赠了伽利略天文观测记录手稿的副本。该局为此做了一块长7.1厘米、宽5.1厘米的铭牌,由环氧基树脂牢牢黏合在“朱诺”探测器的推进器上。铭牌上不仅有临摹的伽利略手迹,还有他本人的头像。


近5年后,搭载“伽利略”的“朱诺”探测器历经艰险,在超过27亿公里的星际旅行后,终于在太平洋夏令时2016年7月4日20时18分(北京时间7月5日11时18分)被木星引力捕获,成功入轨,开启为期20个月的木星观测任务。“伽利略”终于得以近距离造访这颗太阳系中体积和质量最大的气态行星。


在6月4日于美国加利福尼亚州帕萨迪纳举行的新闻发布会上,“朱诺”探测器项目首席科学家斯科特·博尔顿为记者播放了一段由“朱诺”拍摄的4颗卫星绕木星旋转的视频,这一现象正是当年伽利略用粗糙的套筒望远镜首先看到的。“伽利略肯定喜欢。”博尔顿感慨道。


事实上,这并非探测器首次到访木星。1989年升空的美国“伽利略”探测器曾在木星轨道上运行超过7年,获得了关于木星大气层的珍贵探测资料。而“朱诺”探测器将聚焦木星的内部结构,希望揭开其云层下的秘密。这颗探测器的运行轨道距离木星云层顶端最近处仅约4100千米,是迄今与木星“最亲密”的人类探测器。


帮助伽利略推翻“地心说”的木星,始终在吸引用科学精神勇敢探索真相的“伽利略”们,迄今已有8颗人类探测器考察过木星。


1973年12月,“先驱者10”号探测器从距离木星约13万千米处飞过,传回了500多张木星及其卫星的图片,成为首个从较近距离拍摄木星的人类探测器。此后还有多个探测器相继飞掠这颗“太阳系行星之王”。


在桌案前摆弄套筒和透镜时,伽利略可能难以想象今天的人类对于宇宙会达到怎样的认知程度。4个世纪过去了,人类科学探索的能力有了巨大飞跃,但依然在沿着伽利略指引的方向走近木星。来源:新华社


相关链接:


那些曾造访过木星的探测器



“先驱者10”号探测器

 


“卡西尼”号探测器


 


“伽利略”号探测器


 

“旅行者1”号探测器


 


“尤利西斯”号探测器


 


“新地平线”号探测器


 


“先驱者11”号探测器


 


“旅行者2”号探测器

 


2011年8月发射的“朱诺”号探测器于2016年7月5日(北京时间)顺利进入木星轨道。“朱诺”号是人类历史上迄今距离木星最近的探测器,它利用木星的磁场、引力场及天然出现的电磁波来研究这颗巨大气态行星的神秘内核,同时也将首次为木星极地拍照,并对照亮木星南北极的北极光进行深入研究,有望增进人们对木星的起源、演化以及行星形成的理解。


根据美国国家航空航天局的数据,2011年8月5日,“朱诺”号探测器从美国佛罗里达州卡纳维拉尔角发射升空,开启木星之旅。2016年6月11日,“朱诺”号开始全天候从地球收发数据;6月20日,用于保护主引擎免受微小陨石和星际尘埃损坏的防护罩开启;6月28日,“朱诺”号推进系统开始增压,做最后准备;7月4日,“朱诺”号关闭与进入轨道无关的所有设备,打开推进器,进入木星轨道。


最初,天文学家们使用地球上的望远镜来研究木星。伽利略是第一个用望远镜观测木星的天文学家,正是他最先使用望远镜发现了木星的4颗卫星。此外,天文学家也使用围绕地球旋转的类似哈勃太空望远镜的望远镜来研究木星。


为了一睹木星的“真容”,揭示其“内心”,美国国家航空航天局已先后向木星派出了8个探测器:“先驱者10”号、“先驱者11”号、“旅行者1”号、“旅行者2”号、“尤利西斯”号、“伽利略”号、“卡西尼”号土星探测器、“新地平线”号冥王星探测器。


“先驱者10”号探测器是美国国家航空航天局于1972年3月2日发射的一艘航天飞行器,也是第一艘越过小行星带近距离观测木星的飞行器。1973年12月,“先驱者10”号首次拜访木星,并于当年12月3日发回了第一组木星的近距离图像。


“先驱者11”号是第二个用来研究木星和外太阳系的空间探测器,也是第一个研究土星及其光环的探测器,于1974年12月拜访木星。


1977年8月和9月,“旅行者1”号、“旅行者2”号发射升空,飞奔木星,而后前往土星。1979年3月7日,“旅行者1”号首次发现了木星环。“旅行者2”号在1979年7月9日最接近木星,在距离木星云顶57万公里处掠过。这次拜访新发现了几个环绕木星的环,并拍摄了一些显示木卫一火山活动的照片。


“尤利西斯”号探测器由美国国家航空航天局与欧洲空间局合作建造、发射和运行,于1990年11月由美国“发现”号航天飞机携带进入太空,随后开始了探索太阳两极的漫漫征途。1992年2月,在飞经木星附近时,“尤利西斯”号6次探测到了源于木星或木星周围卫星以28天为周期的尘埃爆发。


“伽利略”号木星探测器1989年从“亚特兰蒂斯”号航天飞机上发射,是美国国家航空航天局第一个直接专用探测木星的航天器,也是该局发射的最成功探测器之一,于1989年升空,1995年12月抵达环木星轨道。


2000年,“卡西尼”号探测器在前往土星的过程中掠过木星。2007年,“新地平线”号探测器掠过木星。


这些探测任务对木星的大气层、表面、卫星及环进行了研究,也近距离的给木星拍了照,让人类得以一睹木星的“尊容”。来源:《科技日报》


关于“朱诺”号你应该知道的10件事


北京时间7月5日11时53分,“朱诺”号探测器成功进入木星轨道,其绕木星轨道距离木星云层顶端最近处约4100千米,成为迄今人类距离木星最近的航天器。在接下来20个月的时间里,它将围绕木星运行37圈,对木星起源、内部结构、大气及磁场等相关数据进行探测。


为什么叫“朱诺”?


朱诺是罗马神话中万神之王朱庇特的妻子,朱庇特施展法力用云雾遮住自己,但是朱诺却能够穿透云雾,洞察真相。科学家们希望,“朱诺”号探测器也能够像朱诺一样看穿木星厚实的云层,洞悉其内部结构,了解这颗气态巨行星的秘密。


“朱诺”号长什么样?


“朱诺”号主体像一个六边形的盒子,前端有一个重达180公斤的钛制穹顶结构,用于保护敏感的电子设备免受辐射损伤。该装置与一辆SUV的后备箱相当,能将电子设备遭受的辐射强度减弱800倍。升空后,“朱诺”号的3根太阳能帆板会从其六边形的主体伸出,每块帆板长8.8米,宽2.8米,伸展开后就像风车的叶片一样。


“朱诺”号任务有何背景?


“朱诺”号木星探测器是美国国家航空航天局“新疆界”计划的一部分,这一计划在位于阿拉巴马州亨茨维尔的马歇尔航天飞行中心操作实施。“朱诺”号探测器由美国洛克希德马丁公司建造,该局喷气推进实验室负责整个探测任务的运行。“朱诺”项目总投资大约11亿美元,包括探测器研发、科学载荷、发射服务、运行经费、科学数据处理与测控支持等相关服务费用。探测器2011年8月5日从美国佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地发射升空。


“朱诺”号上有哪些“乘客”?


“朱诺”号探测器上装有9部科学仪器,它们分别是重力科学载荷(Gravity Science)、磁强计(Magnetometer)、微波辐射计(MWR)、木星高能粒子探测器(JEDI)、木星极光分布实验装置(JADE)、等离子体电波装置(WAVES)、木星红外极光绘图仪(JIRAM)、紫外成像光谱仪(UVS)和朱诺相机(JunoCam)。


除此之外,还有3位只有4厘米高的特殊乘客。它们是乐高公司为NASA特制的3个乐高小人,分别是意大利天文学家伽利略、罗马神话人物朱庇特(与木星同名)还有他的妻子朱诺(与朱诺探测器同名)。


“朱诺”号为什么转着走?


“朱诺”号是一艘采用自旋稳定的太阳能飞船,自旋能增强飞船指向的稳定性并方便地面控制。项目执行期间,“朱诺”号的自转速率会不断变化:巡航阶段每分钟1圈;科学考察阶段每分钟2圈;主引擎调整姿态阶段每分钟5圈。除此之外,自转的好处还包括简化设计、减少质量,所有设备在旋转过程中都会扫过木星一次。


“朱诺”号的“硬件配置”如何?


“朱诺”号上安装有一台主发动机、一台双推进发动机,还有12台推力较小的调姿发动机。前者位于探测器的后部,主要用于较大轨道调整和减速制动,后者主要用于在飞行中精确调整姿态。


“朱诺”号的大脑采用了一颗RAD750型抗辐射处理器,可应对100万倍足以致死的辐射剂量,与“好奇号”火星车同款,自带256M闪存和128M的本地存储空间。


“朱诺”号飞了多远?


直到今天飞抵木星轨道,“朱诺”号共飞行了大约27亿公里。信号以光速从木星传回地球单程大约需要48分钟。


“朱诺”号的意义何在?


“朱诺”号将帮助我们弄清木星的组成及其内部结构;揭秘木星强大磁场的来源和神秘的极光现象;确定木星是否具备岩核和水。此外,增进人们对地球、太阳系乃至恒星形成的认识。


还有哪些探测器造访过木星?


据报道,至今已有8个探测器造访过木星及其卫星,包括“旅行者”号、以及后来的“先驱者”号、“伽利略”号、“尤利西斯”号等,最近的是2007年发射的“新视野”号木星探测器。“朱诺”号是造访木星的第9位地球来客,也是第2位“常驻”木星轨道的人造航天器。


任务何时结束,“朱诺”何去何从?


按照计划,探测任务将于2018年2月20日结束,届时“朱诺”号将受控冲入木星外层大气焚毁,以免有毒燃料污染可能存在原始生命的木星的卫星。来源:《科技日报》




 


返回
顶部