从地球出发2年又返回，偷了某件东西后才向那家伙冲去

出品：科普中国

制作：寒木钓萌团队

监制：中国科学院计算机网络信息中心

5年前，它从地球出发，2年后，它又回来了，从地球偷了一颗“能量核”，这才壮胆踏上征程，向着太阳系那颗最危险、最巨大的行星飞去。今天，它到了。

它是谁？它是追求真理，能透过迷雾看见真相的朱诺号。

朱诺号木星探测器，2011年8月5日发射，2016年7月5号到达木星（本文部分图片来源：NASA）

返回为何故

木星距离太阳平均7.78亿公里，是地球与太阳距离的5.2倍。

要想去木星，还真是不容易，先要克服地球重力，逃出地球后还得继续克服太阳引力，因为这是在做远离太阳的飞行，到了木星周围后还得减速。

算起来，这一路需要的燃料实在是太多了!幸好，太阳系有不少“弹弓”，而地球就是其中之一。

朱诺号飞出地球两年后，于2013年10月再次返回，目的是让地球这把“弹弓”狠狠地“弹”它一下，以便获得能飞往木星的速度。

引力弹弓原理可以如上图理解，地球与太阳之间有引力，看不见，可以用绳子代替。飞船靠近地球飞行时，受到地球强大引力拉扯，这种无形的拉扯也看不见，但可以用中间成年人和小孩手拉手表示。

如上图，地球以30公里每秒的高速向右运动，而飞行器逐渐向地球靠近，然后贴着地球飞一段时间，此过程中，飞船一直受到地球无形引力的强力拉扯，最后离开——这就是引力助推的原理。

引力助推结束后，朱诺号相对太阳的速度大大增加，而地球呢，因为中途拉扯了一下朱诺号，故速度会有所减慢，只是因为地球的质量实在太大了，减小的速度可完全忽略不计。

木星探测小史

行星探测总体分两种——“飞掠”和“环绕”。最难的是飞过去后还要环绕行星运行，而最简单的当然是飞掠，因为不用减速呀，在太空航行中减速可一点不像你开车时减速，一脚刹车下去车就停了，费油不多。真空中的减速跟加速一样都需要耗费燃料。其实，还有比飞掠更简单的，那就是不管三七二十一，一头撞上去就拉倒。

造访过木星的探测器大家听得也多了，跟其他探测器相比，朱诺号牛在何处？

没有对比就看不到差距，咱们从头说。

名字：先驱者10号；发射时间：1972年3月3日；任务类型：飞掠

名字：先驱者11号；发射时间：1973年4月6日；任务类型：飞掠
先驱者11号飞掠木星后，又来到土星。

名字：旅行者1号；发射时间：1979年3月5日；任务类型：飞掠

名字：旅行者2号；发射时间：1977年8月20日；任务类型：飞掠
旅行者2号飞掠木星、土星和天王星后，又来到海王星。

名字：尤利西斯号；发射时间：1990年10月6日；任务类型：飞掠

名字：卡西尼－惠更斯号；发射时间：1997年10月15日；任务类型：飞掠

名字：新地平线号；发射时间：2006年1月19日；任务类型：飞掠

名字：伽利略号；发射时间：1989年10月18日；任务类型：环绕

以上就是曾经造访过木星的探测器，其中，只有伽利略号采取了环绕木星轨道的方式。

既然伽利略号都已经环绕木星轨道仔细探查过木星了，为何还要再发射朱诺号？有钱也不能这样浪费呀。其中一个很大的原因是，伽利略号当时出现了较大的问题，它的高增益天线打开时出了错，并造成了严重的后果。本来几分钟就能往地球发回一张照片，出错后变成了好几周才能发回一张。（后来随着计算机科学的进步，多少弥补了伽利略号的失误。）

挑重任的朱诺号

朱诺号航行路径，图中蓝色的线为地球轨道，白色的线为朱诺号航行路径。

朱诺号采用高离心椭圆绕极轨道，距离木星极地最近为4300千米高，

距离木星最远时，远在木卫四之上。

采用这种高离心椭圆轨道的好处是，可以避免探测器长时间接触木星的强辐射。

太阳系内，没有任何一颗行星的磁场比木星强。与地球磁场相比，木星的磁场强度实在是强太多，具有极强的捕获粒子并使粒子加速的作用，这会产生可怕的辐射，对探测器造成致命危害。

磁层中的强大电流在木星的极区形成像地球那样的极光，不同的是，木星的极光是永久性的，图为2016年6月30日，哈勃太空望远镜拍摄到的木星极光。

为对抗木星的强辐射，朱诺号使用1厘米厚的钛金属来遮罩内部的电子仪器。而因为强辐射，朱诺号携带的可见光相机和望远镜将会在绕行木星仅7圈后报废。我们可以想象一下，如果朱诺号上有人，他能活多久……

朱诺号上使用的太阳能电池板。以往飞掠或者环绕木星的所有探测器，全都使用同位素核电池为设备供电，唯有朱诺号例外，有两个原因，一是当时核电池的原料钚-238短缺，二是太阳能发电效率的提高。

在地球周围，朱诺号上太阳能电池板最高功率可达12-14千瓦；而远离太阳，到达木星后，朱诺号获得的阳光只有在地球周围的4%，此时，功率只有486瓦，而木星的强辐射又将使功率降到420瓦。这3块太阳能电池板是迄今为止，人类使用太阳能最遥远的地方。

朱诺号还携带了三个铝制的乐高人偶像，分别代表伽利略（左）、木星之神朱庇特（右），以及朱庇特的妻子朱诺（中），她手持放大镜，象征她追求真理。罗马神话中，朱庇特拉起云彩遮挡自己，以隐藏自己的行为；而朱诺可以看穿云雾，揭露她丈夫的本性。这也是朱诺号名字的由来，美国国家航空航天局希望，朱诺号能“拨开”木星的厚厚云层，一探究竟。

同时还携带了向伽利略致敬的铭牌，也是航空等级的铝制品，由意大利提供，伽利略是意大利人。