本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
在2016年7月4日,美国国家航空航天局(NASA)的朱诺号任务终于抵达木星,并将点燃其主发动机约35分钟,以将其自身(如果一切顺利)送入环绕这颗气体巨行星的椭圆极地轨道。
一旦到达那里,人们希望朱诺号能够存活约20个月,在此期间,它将至少37次掠过木星的云顶——最近距离行星仅4,700公里(2,900英里)。这是一项纪录。不算上伽利略号探测器的死亡坠落,我们之前飞越木星的最近距离是先锋11号探测器大约43,000公里(27,000英里)之外。
朱诺号将部署一套科学仪器,以对木星及其大气层进行成像和探测。如果幸运的话,这次任务将发现更多关于这颗气体巨行星非凡而广阔的内部地貌的信息,包括关于其起源的线索。
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但访问一个巨大的世界会带来一系列独特的问题。首先,木星的质量是地球的317倍,在如此深的引力井中进行轨道插入绝非易事。正如我之前在这些页面上写到的,在7月4日的机动中,朱诺号将创下相对于木星约160,000英里/小时的速度。这将是太空探索的临时速度记录,直到美国国家航空航天局的太阳探测器Plus在2018年之后的某个时候进入我们自身恒星的近地轨道。
另一个主要挑战是木星周围存在的强烈粒子辐射。凭借其强大的磁场(超过地球原始强度的10倍),这颗巨大的行星制造了一个极具破坏性的加速电子和离子环境。
据估计,朱诺号在其主要任务寿命期间将经历相当于大约1亿次牙科X射线的总辐射剂量,或每月500万次。这对航天器上的关键电子设备来说是个坏消息,因为粒子辐射不仅会扰乱正常功能,而且随着时间的推移,还会永久性地破坏它们的分子结构。
那么,如何在不被迅速摧毁的情况下接近木星呢?
为了给朱诺号争取更多时间,航天器设计不仅采用了最好的抗辐射处理器(相当令人震惊地命名为RAD750飞行芯片),还采用了首创的钛金属宝库来屏蔽电子设备。这个400磅重的盒子(超过170公斤)由1厘米厚的钛金属制成,可以将总粒子辐射减少约800倍。

朱诺号宝库来了(来源:NASA/JPL,来源页面此处)
就航天器质量而言,这是一项重大的但必要的投资。即使这个宝库也无法永远起作用。当最高能量的相对论电子撞击钛金属时,它们会释放出次级粒子喷射,这些粒子会一直到达内部,最终击毁朱诺号的重要器官。
如果运气好的话,在这一切发生之前,朱诺号将为我们提供对另一个伟大宝库——我们太阳系的行星之王仍然神秘的深处的全新视野。