荷飛行5年之久的朱諾探測器到底是什麼?—— 朱諾飛船的科學載

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。

1) Gravity Science――重力科學載荷

重力科學載荷將賦予朱諾探測器對木星引力場的探測能力,據此我們將探查木星的內部結構。

朱諾探測器上安裝的兩台發射機應答器分別在X波段和Ka波段工作,它們能夠接收來自地球上美國宇航局深空網(DSN) 系統向飛船發送的信號並立即向地球返回一個對應信號。這些回傳信號在抵達地球時,地面科學家們將對信號頻率進行分析,由於木星引力場的局部性差異,這些信號將顯示輕微的頻率變化,這種變化反應了木星內部結構的差異。Ka波段應答器設備由意大利航天局提供。

2) Magnetometer: 磁強計

磁強計將讓朱諾飛船能夠繪製木星磁場的詳細三維立體結構圖。

朱諾飛船搭載的磁強計是一類磁通門探測器,其可以對木星磁場的強度和磁感線方向進行探測。該系統中自帶的“先進恒星導航儀”將為系統提供磁強計自身方位朝向的信息。和其他探測器一樣,朱諾飛船的磁強計設備被安裝在三根伸出的太陽能帆板中的一根的頂部,以便儘可能地遠離飛船本體。這樣做主要是為了避免飛船自身其他設備工作時產生的磁場干擾磁強計對木星磁場信號的測量。

另外,為了進一步修正飛船自身設備對木星磁場信號測量可能產生的干擾,朱諾安裝了兩台磁強計,一台距離飛船本體大約10米,另一台則距離大約12米,通過對這兩台設備獲得數據的對比,科學家們能夠準確剔除掉來自飛船設備的干擾信號。朱諾的磁強計設備由美國宇航局戈達德空間飛行中心設計和製造,而“先進恒星導航儀”設備則由丹麥技術大學設計和製造。

3) MWR――微波輻射計

朱諾的微波輻射計設備將穿透木星的雲層,揭示其深部大氣的結構,成分和運動情況。其最大穿透深度可以達到相當於地球上1000倍大氣壓強深處,大約相當於木星雲層頂向下深入550公里。

微波輻射計系統包括6台獨立的輻射計,用於測量來自6層不同雲層的微波信號。每個輻射計都擁有一根從飛船本體的六邊形艙體向外伸出的天線。每根這樣的天線都與一根數據線相連接,最後接入電子艙內部的接收器。該設備由美國宇航局噴氣推進實驗室(JPL) 設計並製造。

4) JEDI――木星高能粒子探測器

木星高能粒子探測器對空間中的高能粒子進行探測並觀察它們與木星磁場之間的相互租用。

JEDI設備包括3台相同的感受器,每台都擁有6個離子和6個電子觀測通道。這台設備將與微波輻射計以及JADE(木星極光分佈實驗) 設備聯合工作,對木星極區上空的情況進行探測,尤其關注木星強烈而明顯的南北極光。

這台設備由美國約翰・霍普金斯大學應用物理實驗室(APL) 設計並製造。

5) JADE――木星極光分佈實驗

“木星極光分佈實驗”設備將與朱諾搭載的部分其他設備合作,研究造成木星極光產生的粒子運動和機製過程。

“木星極光分佈實驗”設備包括一台電子艙並附帶4台感受器,其中的3台用於探測飛船周圍環境中的電子,第四台主要用於識別帶正電的氫、氦、氧和硫等元素的離子。當探測器從木星極光上空飛過時,這些設備將能夠識別衝入木星極區上空大氣的粒子類型有哪些。

這台設備由美國宇航局西南研究所設計並製造。

6) WAVES――等離子體電波設備

等離子體電波設備將測量木星磁層內部的無線電波與等離子體波信號,這將幫助我們理解木星磁場(magnetic field) 、大氣層(atmosphere) 和磁層(magnetosphere) 之間的相互關聯。

等離子體電波設備包含一個V型天線,高度約4米。這台設備由美國艾奧瓦大學研製並製造。

7) JIRAM――木星紅外極光繪圖儀

木星紅外極光繪圖儀將對木星極光周圍的大氣進行觀察,幫助科學家理解磁場與極光之間的關聯。這台設備將能夠探測木星雲層下方大約50~70公里深度的情況,那裡的大氣壓力大約是地球上海平面高度氣壓的5~7倍。

木星紅外極光繪圖儀包括一台相機以及一台光譜儀,後者能夠將光線分解為各單一組成波段,類似三棱鏡。而相機將獲取紅外波段影像,這是熱輻射波段,波長範圍大概是在2~5微米左右,這一波長要比肉眼可見的波段長3~7倍。

木星紅外極光繪圖儀由意大利國家天體物理學研究所研製並製造,並得到意大利空間局的資助。

8) UVS――紫外成像光譜儀

紫外成像光譜儀將拍攝木星極光的紫外波段圖像。與JADE以及JEDI設備共同協作,它們將能夠幫助科學家們理解木星極光,粒子流和磁場之間的相互作用。

紫外成像光譜儀包括兩個獨立的部分:一台安裝在防輻射電子艙上的專用望遠鏡/光譜儀。其中的望遠鏡主要用於為光譜儀採集光線。而另一部分則是該設備的電子設備部分,其位於飛船的電子設備艙內部。紫外成像光譜儀由美國宇航局西南研究所研製並製造。

9) JunoCam――朱諾相機

朱諾相機將拍攝可見光波段木星的彩色圖像。

朱諾相機將有能力獲取木星大氣和極區上空的廣角圖像。這一設備從設計之初就被定位為用於公眾科普用途的全彩色相機。公眾將有機會親身參與從原始數據生成圖像產品的過程並幫助挑選該相機拍攝的目標。

朱諾相機的硬件設備是基於美國好奇號火星車的下降相機而設計的。而其使用的部分軟件則源自最初為火星奧德賽以及火星勘測軌道器(MRO) 設計的程式代碼。該設備由美國馬林空間科學系統公司提供。

(文章来源:新浪香港)

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