北京時(shí)間2023年4月14日20:14，木星冰月探測(cè)器（JUICE）由VA 260“阿麗亞娜5”運(yùn)載火箭從法屬圭亞那庫(kù)魯航天中心ELA-3工位發(fā)射升空，開(kāi)啟歐空局歷史上第1次專程木星探測(cè)任務(wù)。

發(fā)射升空后，木星冰月探測(cè)器（Jupiter Icy Moons Explorer，JUICE）將經(jīng)歷長(zhǎng)達(dá)8年零3個(gè)月的轉(zhuǎn)移飛行，最終于2031年7月抵達(dá)木星，成為人類第11個(gè)對(duì)木星進(jìn)行探測(cè)的航天器。在木星冰月探測(cè)器發(fā)射之前，人類航天器已經(jīng)先后9次探測(cè)木星系統(tǒng)，逐漸揭秘了木星這個(gè)太陽(yáng)系內(nèi)體積最大、質(zhì)量最大的氣態(tài)巨行星及其數(shù)量眾多的衛(wèi)星構(gòu)成的復(fù)雜行星系統(tǒng)。

層層遞進(jìn)！人類航天器曾9度探測(cè)木星系

1973年12月3日，美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）“先驅(qū)者10號(hào)”（Pioneer 10）空間探測(cè)器到達(dá)整個(gè)旅途距木星最近處，距離約13萬(wàn)千米。除了拍攝木星及其衛(wèi)星的第一張近距離圖像外，“先驅(qū)者10號(hào)”還測(cè)量了木星的輻射帶、磁場(chǎng)、內(nèi)部和大氣層。

1974年12月4日，NASA“先驅(qū)者11號(hào)”（Pioneer 11）空間探測(cè)器飛越木星，在離木星最高云層3.4萬(wàn)千米以內(nèi)借著木星的強(qiáng)大引力，探測(cè)器改變軌道朝向土星。以“先驅(qū)者10號(hào)”探測(cè)結(jié)果為基礎(chǔ)，“先驅(qū)者11號(hào)”更仔細(xì)地觀察了木星的極區(qū)、大紅斑和衛(wèi)星，傳回了首張木星極區(qū)的圖片。“先驅(qū)者號(hào)”確定木星主要是液態(tài)和氣態(tài)的，測(cè)量了木衛(wèi)四（Callisto）的質(zhì)量，并表征了木星強(qiáng)烈的太空環(huán)境，為后來(lái)的“旅行者號(hào)”探測(cè)鋪平了道路。

1979年3月5日，NASA“旅行者1號(hào)”（Voyager 1）空間探測(cè)器飛至離木星最近點(diǎn)，距離木星中心34.9萬(wàn)千米?！奥眯姓?號(hào)”發(fā)現(xiàn)了一個(gè)環(huán)繞木星的環(huán)形系統(tǒng)，并遇到了木衛(wèi)五（Amalthea）、木衛(wèi)一（Io）、木衛(wèi)二（Europa）、木衛(wèi)三（Ganymede）和木衛(wèi)四（Callisto），對(duì)這些天體及其動(dòng)態(tài)表面進(jìn)行了成像（包括首次在木衛(wèi)一上發(fā)現(xiàn)活躍火山活動(dòng)的跡象）。

1979年7月9日，NASA“旅行者2號(hào)”（Voyager 1）空間探測(cè)器最接近木星，在距離木星云頂57萬(wàn)千米處掠過(guò)。“旅行者2號(hào)”發(fā)回了更多木星系統(tǒng)及其衛(wèi)星的圖像，重點(diǎn)是木衛(wèi)三、木衛(wèi)四、木衛(wèi)二和木衛(wèi)一。其中包括：對(duì)木衛(wèi)一進(jìn)行了10小時(shí)的“火山觀測(cè)”（volcano watch），在此期間，探測(cè)器證實(shí)了“旅行者1號(hào)”看到的活躍火山活動(dòng)；對(duì)木衛(wèi)二上令人著迷的疤痕進(jìn)行了深入研究，“旅行者2號(hào)”發(fā)現(xiàn)這些疤痕非常淺；木衛(wèi)三被發(fā)現(xiàn)是太陽(yáng)系中最大的衛(wèi)星。“旅行者2號(hào)”還探測(cè)了木星的云層、光環(huán)、大紅斑和大氣層?！奥眯姓咛?hào)”發(fā)現(xiàn)了3顆新衛(wèi)星：木衛(wèi)十五（Adrastea）、木衛(wèi)十六（Metis ）和木衛(wèi)十四（Thebe）。

1992年2月8日，歐空局（ESA）與NASA聯(lián)合項(xiàng)目“尤利西斯號(hào)”（Ulysses）太陽(yáng)探測(cè)器在距木星42.2萬(wàn)千米處掠過(guò)，借助木星進(jìn)行引力輔助（gravity assist）前往土星。該航天器揭示了木星磁環(huán)境（磁層）的許多復(fù)雜性，并研究了其附近的高能粒子，這些粒子也經(jīng)過(guò)了木衛(wèi)一附近。“尤利西斯號(hào)”6次探測(cè)到了源于木星或木衛(wèi)的以28天為周期的塵埃爆發(fā)。2003/2004年，“尤利西斯號(hào)”再次從遠(yuǎn)處拍攝了木星的圖像。

1995年12月，NASA“伽利略號(hào)”（Galileo）木星探測(cè)器飛抵環(huán)木星軌道?！百だ蕴?hào)”發(fā)現(xiàn)木衛(wèi)二結(jié)冰的表面下有一個(gè)由液態(tài)水組成的全球海洋，并表明木衛(wèi)三和木衛(wèi)四可能也有地下水。該任務(wù)發(fā)現(xiàn)木衛(wèi)三會(huì)產(chǎn)生自己的磁場(chǎng)（已知衛(wèi)星當(dāng)中的第一個(gè)）；木衛(wèi)一的火山活動(dòng)規(guī)?？赡苁堑厍虻?00倍以上；木衛(wèi)一的動(dòng)態(tài)大氣層與木星的動(dòng)態(tài)大氣層以復(fù)雜的方式耦合；木衛(wèi)二、木衛(wèi)三和木衛(wèi)四的大氣層很?。荒拘堑墓猸h(huán)中含有來(lái)自木星系統(tǒng)內(nèi)部衛(wèi)星的物質(zhì)?！百だ蕴?hào)”測(cè)量了木星大氣層的組成，發(fā)現(xiàn)了木星自形成以來(lái)發(fā)生了重大演變的證據(jù)，并發(fā)現(xiàn)了大規(guī)模雷暴的跡象，這些雷暴使地球上的任何東西都相形見(jiàn)絀。

幸運(yùn)的是，當(dāng)“舒梅克·萊維9號(hào)”（Shoemaker-Levy 9）彗星撞上木星時(shí)，“伽利略號(hào)”正在前往木星的途中。這顆彗星在木星系統(tǒng)中的十年左右時(shí)間里被撕裂成了碎片；1994年7月，這些碎片雨點(diǎn)般落在木星上，“伽利略號(hào)”（以及“尤利西斯號(hào)”、“旅行者2號(hào)”和“哈勃”太空望遠(yuǎn)鏡等天文臺(tái)）用相機(jī)捕捉到了這一前所未有的事件。

2000年12月，NASA、ESA、意大利航天局（ASI）聯(lián)合項(xiàng)目“卡西尼-惠更斯號(hào)”（Cassini-Huygens，NASA研制卡西尼號(hào)，ESA研制惠更斯號(hào)）土星探測(cè)器在距木星約1000萬(wàn)千米處飛掠，借助木星引力輔助（gravity assist）飛向土星。“卡西尼-惠更斯號(hào)”收集了數(shù)千張木星大氣層、衛(wèi)星、環(huán)形系統(tǒng)和空間環(huán)境的圖像。該任務(wù)發(fā)現(xiàn)了木衛(wèi)一和木衛(wèi)二的噴射物，在木衛(wèi)一上發(fā)現(xiàn)了更多火山活動(dòng)和羽狀物的跡象，對(duì)木衛(wèi)六（Himalia）進(jìn)行了成像，對(duì)木星環(huán)中的粒子進(jìn)行了表征，并探測(cè)了木星的風(fēng)、風(fēng)暴、大氣層和極光。

2007年1月8日，NASA“新視野號(hào)”探測(cè)器開(kāi)始了木星探測(cè)。2007年2月28日，“新視野號(hào)”探測(cè)器飛越木星進(jìn)行引力輔助（gravity assist），最近距離230.5萬(wàn)千米，速度達(dá)到21.219 千米/秒。它觀測(cè)了木星的大氣層、衛(wèi)星和磁力。在四個(gè)月的時(shí)間里，“新視野號(hào)”對(duì)木星和木衛(wèi)四進(jìn)行了成像，研究了木星的大氣層、云層和天氣（發(fā)現(xiàn)了猛烈的風(fēng)暴波和雷擊），并探測(cè)了這顆氣態(tài)巨行星的環(huán)系統(tǒng)。“新視野號(hào)”拍攝了木星最大的四顆衛(wèi)星，特別是木衛(wèi)一，發(fā)現(xiàn)了從未見(jiàn)過(guò)的向上延伸數(shù)百公里的火山爆發(fā)。

2016年7月4日，NASA“朱諾號(hào)”（Juno）木星探測(cè)器成功進(jìn)入環(huán)繞木星軌道，展開(kāi)探尋木星起源的任務(wù)?！爸熘Z號(hào)”任務(wù)是探索木星如何形成和演化的，繪制木星的核心和磁場(chǎng)圖，測(cè)量木星大氣層的組成，并觀察木星引人注目的極光。自抵達(dá)以來(lái)，“朱諾號(hào)”已經(jīng)完成了數(shù)十次近距離飛越木星的探測(cè)，并進(jìn)行了自“伽利略號(hào)”以來(lái)最接近木衛(wèi)三的飛越，還表征了木星的大氣和磁動(dòng)力學(xué)，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的輻射帶，探測(cè)了閃電、旋風(fēng)和木星極光中令人驚訝的特征，測(cè)量了行星的水，繪制了其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和氣體包絡(luò)圖，等等?！爸熘Z號(hào)”的探測(cè)任務(wù)還在持續(xù)中。

后發(fā)先至！歐羅巴快船將成第10

在木星冰月探測(cè)器發(fā)射之后，NASA“歐羅巴快船”（Europa Clipper）木星探測(cè)器將于2024年第四季度發(fā)射，通過(guò)一個(gè)火星-地球彈射軌道（MEGA）在2030年4月執(zhí)行近木制動(dòng)（JOI）進(jìn)入環(huán)繞軌道?！皻W羅巴快船”的目標(biāo)是探索木衛(wèi)二（Europa），研究其可居住性，并為未來(lái)的歐羅巴著陸器選擇登陸點(diǎn)。更晚出發(fā)、更快抵達(dá)，意味著“歐羅巴快船”將成為人類第10個(gè)對(duì)木星系統(tǒng)進(jìn)行探測(cè)的航天器，木星冰月探測(cè)器則將成為第11個(gè)。

在已經(jīng)進(jìn)行和進(jìn)行中的9次木星探測(cè)中，除了“伽利略號(hào)”和“朱諾號(hào)”是專門(mén)的木星軌道探測(cè)器，其余都是路過(guò)進(jìn)行的飛越探測(cè)，在此之后，“歐羅巴快船”和木星冰月探測(cè)器將分別成為第3個(gè)和第4個(gè)專門(mén)的木星軌道探測(cè)器。

在人類所有成功和正在實(shí)施的9次木星探測(cè)中，ESA與NASA先后聯(lián)合實(shí)施了“尤利西斯號(hào)”和“卡西尼-惠更斯號(hào)”2項(xiàng)，其中“尤利西斯號(hào)”任務(wù)由ESA主導(dǎo)實(shí)施，“卡西尼-惠更斯號(hào)”任務(wù)由NASA主導(dǎo)實(shí)施。木星冰月探測(cè)器將成為ESA實(shí)施的第3次木星探測(cè)，也是ESA主導(dǎo)任務(wù)的第2次木星探測(cè)，還是ESA第1次專門(mén)的木星探測(cè)。此行，木星冰月探測(cè)器搭載了人類飛往太陽(yáng)系外圍的最先進(jìn)的有效載荷，深入研究作為宇宙氣態(tài)巨行星樣本的木星系統(tǒng)，下一個(gè)十年見(jiàn)！

作者：大白高國(guó)

參考資料

《A history of Jupiter exploration: the journey to Juice》
https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Juice/A_history_of_Jupiter_exploration_the_journey_to_Juice