木衛(wèi)二著陸器示意圖
“朱諾”號(hào)木星探測(cè)器藝術(shù)效果圖
圖片來源：美國(guó)國(guó)家航空航天局
電影《流浪地球》中，木星曾為試圖逃離太陽系的地球制造了大麻煩。地球本想借助木星引力加速逃亡，但差點(diǎn)被其巨大引力撕碎。最后主人公犧牲自己，點(diǎn)燃木星，讓地球繼續(xù)向著太陽系外流浪。
在現(xiàn)實(shí)中，這顆巨大的星球，對(duì)人類也同樣有著非凡的吸引力。只是，飛向它的專用探測(cè)器，都和電影中的地球一樣，命途多舛。
全國(guó)政協(xié)委員、北京航空航天大學(xué)宇航學(xué)院教授徐世杰3月6日接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)說，在我國(guó)有待開展的深空探測(cè)項(xiàng)目中，木星探測(cè)才應(yīng)該是重點(diǎn)。
阿波羅登月計(jì)劃，啟動(dòng)于上世紀(jì)60年代;美國(guó)的火星巡游探測(cè)器，發(fā)射于上世紀(jì)90年代。但對(duì)木星的探險(xiǎn)之旅，美國(guó)也只進(jìn)行了兩次。“國(guó)家開展重大項(xiàng)目，要考慮三方面因素，一是科學(xué)目標(biāo)，二是對(duì)技術(shù)的牽引作用，三是經(jīng)濟(jì)效益或社會(huì)效益。”徐世杰說，月球探測(cè)和火星探測(cè)還是在走前人走過的路，但是木星探測(cè)，則幾乎和其他國(guó)家站在同一起跑線上。“木星探測(cè)對(duì)上述三方面都有重要意義。”
探索木星，可以尋找地外生命。木星的衛(wèi)星木衛(wèi)二被認(rèn)為最可能有生命存在——其表面有巨大冰層，冰層之下，有液態(tài)水。
徐世杰打了個(gè)比方——在火星上找生命，屬于“考古”，找的是生命存在過的痕跡;但在木衛(wèi)二上，一切是現(xiàn)在進(jìn)行時(shí)，“科學(xué)意義重大”。
而要想順利探測(cè)木星，有兩大技術(shù)難關(guān)必須闖。
“防輻射技術(shù)是木星探測(cè)尤其是木衛(wèi)二探測(cè)的難點(diǎn)。”徐世杰說，木星輻射帶半徑達(dá)70萬公里，木衛(wèi)二的軌道完全在木星的輻射帶內(nèi)，探測(cè)器離木星稍近，就會(huì)遭受它的超強(qiáng)輻射轟炸。美國(guó)國(guó)家航空航天局第一個(gè)探測(cè)木星的航天器是“伽利略”號(hào)，發(fā)射于1989年，“因?yàn)檩椛涑隽?0多處故障”;“朱諾”號(hào)木星探測(cè)器于2011年升空，飛行4年11個(gè)月后進(jìn)入木星軌道。徐世杰介紹，盡管“朱諾”號(hào)帶有用150公斤鈦?zhàn)龀傻姆垒椛淇祝Ｗo(hù)作用依然有限，不得不選擇比較高的軌道，并使軌道盡量接近輻射較少的極區(qū)。
第二個(gè)要攻克的技術(shù)難題，是能源。
經(jīng)過漫長(zhǎng)旅途，穿越小行星帶到達(dá)木星附近之后，探測(cè)器能接收到的太陽能功率僅為地球附近的1/25。如果不想讓探測(cè)器攜帶巨大的太陽能帆板，就要用到核能。在放射性同位素?zé)犭姲l(fā)生器中，放射性材料衰變釋放熱能，熱能再被轉(zhuǎn)換為電能。“現(xiàn)在用得最多的燃料是钚-238。但钚在自然界中儲(chǔ)量并不多，美國(guó)的钚-238庫存也日漸減少，越發(fā)捉襟見肘。”徐世杰說，美國(guó)正在研發(fā)可替代的新能源材料。相比之下，我國(guó)的深空探測(cè)器并不多，短期內(nèi)還不會(huì)“缺糧”，但這種理想燃料遲早會(huì)耗盡。“如果不積極研發(fā)新能源，將來可能會(huì)很被動(dòng)。”
美國(guó)的探索還在推進(jìn)。2023年，其將發(fā)射“歐羅巴快船”，在軌道上對(duì)木衛(wèi)二進(jìn)行探測(cè)，并獲取木衛(wèi)二噴射的羽流樣品;2025年左右，美國(guó)將發(fā)射木衛(wèi)二著陸器，這項(xiàng)計(jì)劃已于今年得到1.95億美元的概念研究經(jīng)費(fèi)。
我國(guó)的木星探測(cè)計(jì)劃已在關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)階段。航天專家龐之浩此前接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)曾介紹，我國(guó)科學(xué)家從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，已經(jīng)提出了“木星系統(tǒng)探測(cè)”計(jì)劃建議，主要將研究木星磁層結(jié)構(gòu)、木衛(wèi)二大氣模型、木衛(wèi)二表面冰層形貌及厚度、金星—地球—木星間的太陽風(fēng)結(jié)構(gòu)，以及地球生命的地外生存狀態(tài)及其演變特性等。“希望時(shí)機(jī)成熟后，這項(xiàng)計(jì)劃能早日實(shí)施。”龐之浩說。(記者 張蓋倫)
