美國(guó)航空航天局計(jì)劃發(fā)射木星探測(cè)器尋找冰巖芯
美國(guó)國(guó)家航空航天局計(jì)劃于2011年8月發(fā)射“朱諾(Juno)號(hào)”探測(cè)器前往險(xiǎn)象環(huán)生的木星進(jìn)行探測(cè)。探測(cè)器將于2013年10月利用地球引力飛往木星,預(yù)計(jì)2016年到達(dá)木星軌道,調(diào)查木星上冰巖芯是否存在;確定木星上水的含量;大氣中氨的含量;研究木星大氣對(duì)流情況以及探討木星磁場(chǎng)起源和極地磁層,任務(wù)計(jì)劃于2017年10月結(jié)束。探測(cè)器將在那里遭受到強(qiáng)烈宇宙射線的照射,強(qiáng)度超過(guò)太陽(yáng)系 內(nèi)除了太陽(yáng)以外任何有探測(cè)器造訪過(guò)的地方。 在木星及其衛(wèi)星附近會(huì)形成高能粒子場(chǎng),這種磁場(chǎng)強(qiáng)度比環(huán)繞地球的磁場(chǎng)強(qiáng)度要弱,使木星能抵御來(lái)自太陽(yáng)的帶電粒子流。電子,質(zhì)子,離子在木星附近被木星高速旋 轉(zhuǎn)影響下,加速至接近光速。木星的輻射帶形似一個(gè)巨大的甜甜圈,環(huán)繞在赤道外圍并向前延伸,穿過(guò)木衛(wèi)二歐羅巴,由木星大氣向外拓展大約650,000公 里。 “朱諾探測(cè)器圍繞木星在軌運(yùn)行15個(gè)月期間,將承受強(qiáng)烈的X射線的照射,源強(qiáng)大 約是牙科X射線劑量的一億倍!蔽挥诩又菖了_迪納噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室朱諾探測(cè)器輻射控制主管解釋說(shuō)。眾所周知,當(dāng)我們接受X射線照射檢查時(shí),應(yīng)該保護(hù)其他器 官,然而,朱諾探測(cè)器也應(yīng)該對(duì)它的中央處理設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)防護(hù)。位于圣安東尼奧西南研究所,探測(cè)器項(xiàng)目首席科學(xué)家斯科特·博爾頓(Scott Bolton)則認(rèn)為:“朱諾木星探測(cè)器基本上是全副武裝地前往木星,如果沒有這些保護(hù)設(shè)備,或者射線屏障,朱諾探測(cè)器的中央處理器在通過(guò)木星附近時(shí)就可能失控! 在 噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的指導(dǎo)下,洛克希德馬丁公司空間系統(tǒng)部的主要研究人員和工程師們?yōu)樘綔y(cè)器中央控制器設(shè)計(jì)了一個(gè)特殊的鈦合金抗輻射拱頂。在選材上,其他材料 也能制作成良好的輻射隔離帶,但是工程師們選擇了鈦合金作為原始材料,這是由于其質(zhì)地較為柔軟,能承受發(fā)射過(guò)程中出現(xiàn)的振動(dòng),而其他材料就不能在這樣的環(huán) 境下繼續(xù)保持穩(wěn)定性。每個(gè)鈦合金輻射屏蔽裝置面積大約有一平方米,厚度為一厘米,18公斤重。整個(gè)由鈦合金制作成的輻射屏蔽網(wǎng)大小相當(dāng)于一輛SUV,將探 測(cè)器的中央控制系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)處理設(shè)備,電源等大約20個(gè)電子裝備單元模塊嚴(yán)嚴(yán)實(shí)實(shí)地罩了起來(lái),整個(gè)拱頂?shù)馁|(zhì)量大約200公斤。當(dāng)然,這個(gè)抗輻射的拱頂不可 能擋住每一個(gè)來(lái)自木星的電子,離子或者質(zhì)子,但是這個(gè)裝置能將輻射對(duì)探測(cè)器的影響降到最低,減緩儀器的老化,保證任務(wù)的完成,甚至可以延長(zhǎng)探測(cè)器的使用壽 命。 當(dāng)伽利略探測(cè)器于1995至2003年造訪木星時(shí),其電子設(shè)備由特殊的防輻射裝置屏蔽。即使是這樣,伽利略探測(cè)器還是不能在如此嚴(yán)峻的輻射場(chǎng)條件下生存,然 而朱諾探測(cè)器可以。但是朱諾探測(cè)器并不是只靠抗輻射的拱頂,工程師們還為探測(cè)器設(shè)定了一個(gè)特定的繞木軌道,經(jīng)過(guò)木星的極區(qū),從而盡可能減少與環(huán)木星赤道輻 射帶的接觸時(shí)間。同時(shí)也使用了已經(jīng)運(yùn)用于火星輻射環(huán)境的抗輻射措施,當(dāng)然,火星的輻射環(huán)境雖然比地球來(lái)的嚴(yán)峻,但是沒有木星那么殘酷,借鑒火星抗輻射環(huán)境 上的技術(shù),有助于加強(qiáng)探測(cè)器防輻射的技術(shù)成熟度。噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室在進(jìn)行測(cè)試抗輻射拱頂時(shí)模擬了真實(shí)的木星輻射環(huán)境,確保原有的設(shè)計(jì)能符合空間飛行條件以及 木星的軌道環(huán)境。另外,探測(cè)器上的抗輻射裝置都會(huì)經(jīng)過(guò)鈷顆粒伽馬射線放射測(cè)試,實(shí)驗(yàn)結(jié)果將為朱諾探測(cè)器提供更為可靠的防輻射措施。 |