新浪科技讯 美国航空航天局(NASA)的“朱诺”(Juno)木星探测器即将结束其为期5年的漫漫太空飞行,北京时间7月5日上午11时18分将执行木星轨道切入(JOI)动作,从而进入这颗太阳系最大行星的轨道,成为其人造卫星。
“朱诺”探测器于2011年发射升空,2016年7月5日抵达木星。在发射升空之后,朱诺探测器先后两次使用其主引擎,分别在2011年8月30日和2012年9月3日两次启动主引擎进行了轨道修正。
朱诺承担着重要的科学观测任务,为达成相关目标,飞船采取木星极轨道,飞行高度很低,它需要飞的非常低,以便获取精确的引力场测量数据。这样的轨道设计可以避免进入危险性最高的辐射区域,从而最大限度保护飞船的安全。木星的辐射带分布有点类似地球上空的范艾伦辐射带,但其强度要强得多。
朱诺探测器在围绕木星运行过程中,最近时距离木星云层顶部仅有不到5000公里,每11天围绕木星运行一周,考察任务预计将在2018年2月20日结束,届时飞船将主动受控坠入木星大气层焚毁。
一、关于朱诺任务的基本情况
(一)命名:
本次任务被命名为“朱诺”(JUNO)这是以罗马神话中万神之王“朱庇特”(Jupiter)的妻子,女神“朱诺”的名字命名的。女神朱诺拥有穿透云雾,洞察真相的力量,非常适合用于本次探测任务的命名。科学家们希望这艘飞船也将能够看穿木星厚厚的大气和云层,洞察其内部结构。
(二)飞船基本参数
飞船本体:高3.5米,直径3.5米(太阳能帆板收起)
太阳能帆板:单块太阳能帆板尺寸:9米X2.65米,总受光面积超过60平米,其中一共包含18698块太阳能晶片单体;总发电量:地球轨道附近约14千瓦,木星轨道附近约400瓦;
质量:发射质量为3625公斤,其中包括飞船本身质量1593公斤,1280公斤的燃料以及752公斤的氧化剂。
(三)发射火箭
宇宙神V551型火箭,即火箭一级采用一枚宇宙神火箭芯级,捆绑5枚固体助推火箭,再配置半人马座上面级构成,搭载载荷之后的总高度大约60米,加注燃料后总重量约574吨。
(四)项目期间的一些里程碑标志
1)时间:2011年8月5日
事件:朱诺发射升空
发射地点:美国佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地SLC-41发射台;发射时地球-木星距离:7.16亿公里,信号以光速传播单程需要39分50秒;
2)时间:2013年10月9日
事件:地球引力弹弓
从地球发射到地球飞掠,探测器飞行距离:16亿公里,地球飞掠时距离地面最近500公里;
3)时间:2016年7月5日
事件:进入木星轨道
入轨时地球-木星之间距离约8.69亿公里,信号以光速传播单程需要48分19秒;
从发射到进入木星轨道,探测器飞行距离:28亿公里;
4)时间:2018年2月
事件:任务结束
(五)项目投资
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。
二、探测器基本情况
朱诺是一艘采用自旋稳定的太阳能飞船,设计采用大椭圆极轨道方案以避开木星强大的辐射带。整个项目的设计思路是全部采用成熟技术,项目全部采用现成的科学设备,不需要新研发新技术。
1)为什么采用自旋稳定设计?
对于朱诺而言,和美国宇航局早期的“先驱者”飞船一样,自旋将增强飞船指向的稳定性并方便地面控制。在发射后一直到太阳能帆板展开之前的这一段时间内,朱诺飞船的自转将由仍然与飞船连接在一起的火箭上面级完成。整个项目期间朱诺的自转速度也是有变化的:在巡航阶段自转速率是每分钟1圈,科学考察阶段是每分钟2圈,主引擎工作调姿阶段会临时性改为每分钟5圈。
为了简化设计并减少质量,朱诺搭载的所有设备都是固定安装的。当围绕木星运行时,随着飞船自转,所有设备在一圈的时间内会将木星在其观测视野中扫过一次。当飞船处于每分钟2圈的工作状态时,在朱诺飞船从木星一个极地上空飞到另一端的极地上空的两个小时时间内,相关科学设备将扫过木星400次。
2)推进系统
为了控制重量并增加冗余设计,朱诺飞船采用双模式推进系统,包括一台使用两种推进剂的主引擎以及多台使用单一推进剂的调姿发动机。
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