歐洲太空總署(ESA)正在準備發射 Jupiter Icy Moons Explorer(JUICE)探測器任務,以探測伽利略號 1610 年發現的四大衛星中三顆冰衛星:木衛三(Ganymede)、木衛四(Callisto)和木衛二(Europa),最終環繞最大衛星木衛三,尋找冰面下隱藏海洋的證據。如果成功,將是探測器首次繞月球以外天然衛星運行。
JUICE探測器預定台灣時間4月13日20時15分於法屬圭亞那,由亞利安5號火箭搭載發射。發射時間需非常精確才能將探測器送上正確繞日軌道,如果天氣狀況或其他原因不得不延後,需再等24小時才能發射。
迂迴的旅程
與所有前往外太陽系任務一樣,JUICE探測器飛行路徑不是直航。若一切照計畫,JUICE探測器一年後將回到地球和月球附近,這種雙重飛掠需「有史以來最精確的引力拖曳輔助飛行」(gravity assist);再於2025年飛掠金星;2026和2029年兩次再度經過地球;2031年才會到達木星,減速飛行並開始繞木星軌道。
JUICE探測器計劃飛掠木衛四21次,但只會飛掠木衛二2次,因美國太空總署(NASA)歐羅巴快船(Europa Clipper)任務會仔細研究木衛二,預定2024年底發射。
2035年JUICE會再次啟動主引擎,進入500公里高的繞木衛三軌道,至少9個月。木衛三比水星大,是太陽系最大衛星,也是已知唯一擁有磁場的衛星。
▲ 木衛三磁場模擬圖。(Source:ESA)
儘管朱諾號是為研究木星而設計,但也飛掠木衛二和木衛三,傳回壯觀的照片,朱諾號原設計並沒有要飛掠這兩顆冷衛星;還計劃今年12月和2024年2月兩次飛掠木衛一,JUICE和歐羅巴快船都沒有計畫經過它。
隱藏的海洋
木星一些冰衛星冰面下可能有液態水,或是某種生命演化的環境。1990年代中期,NASA伽利略號發現木衛三有海洋存在跡象,木衛二也有。進一步證據來自2015年哈伯太空望遠鏡觀測木衛三極光,很類似地球地磁產生極光原理。
JUICE雷射測高儀(laser altimeter)繪製的地形圖將提供最確定的海洋理論檢驗。由於木衛三公轉軌道是橢圓形,公轉時會稍微靠近或遠離木星;它受其他衛星引力影響,會因潮汐力作用伸展或壓縮,對有冰殼的水世界,這種變形可能會使表面上下擺動高達10公尺,如果是固體星球則不到1公尺。
JUICE裝有3.5噸推進劑,重量近6噸,旅途中會展開85平方公尺太陽能板,是在木星周圍繞行的最低限度,因木星太陽能只有地球4%。JUICE裝載11種科學儀器,由法國、德國、義大利、荷蘭、瑞典和美國團隊製造。除了繪製冰衛星地表地形圖,還將研究稀薄大氣層的化學成分、木星強磁場和輻射帶等。
等JUICE和歐羅巴快船都抵達木星,朱諾號應已耗盡燃料並結束任務。研究人員對木星將有兩個探測器同時探測感到興奮,因可在不同地點測量木星磁場和觀察其他現象。兩個探測器都計劃以撞擊木衛三表面結束,後至探測器可能會近距離觀察先行探測器的撞擊情形。