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SpaceX 发射并回收最强大的火箭

SpaceX 发射并回收有史以来最强大的火箭 01:25

一天后发射星舰火箭在德克萨斯州进行的一次戏剧性的试飞中,SpaceX 准备好了猎鹰重型火箭,将于周一从佛罗里达州发射,将价值 52 亿美元的 NASA 探测器送上 18 亿英里的航程前往木星,以查明木星的一颗卫星是否拥有宜居的地下空间海洋。

如果一切顺利,欧罗巴快艇将于 2030 年 4 月刹车进入木星周围轨道,对寒冷的卫星欧罗巴进行 49 次近距离飞越。木卫二是一个冰雪覆盖的世界,其内部因木星绕木星旋转时受到的引力无情挤压而变暖。行星在略呈椭圆形的轨道上。

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美国宇航局欧罗巴快艇探测器近距离飞越木星卫星欧罗巴的艺术想象图,欧罗巴是伽利略于 1610 年发现的四颗卫星之一。根据对木卫二绕木星运动的精确分析,科学家认为木卫二的冰壳下存在海洋,可能提供适宜居住的环境。美国宇航局 之前的任务和地球远程研究的数据表明,月球冰冻地壳下方潜伏着巨大的咸水海洋,提供了可能的宜居环境。

该海洋中是否存在微生物生命尚不清楚,但欧罗巴快艇的仪器将尝试找出至少是否有可能。

项目科学家罗伯特·帕帕拉多(Robert Pappalardo)表示:“欧罗巴是木星的一颗被冰覆盖的卫星,其大小与月球相当,但据信它拥有一个全球性的地下海洋,其含水量是地球所有海洋总和的两倍多。”

“我们想确定木卫二是否有潜力在深海冰层之下支持简单的生命,”他说。“我们想了解木卫二是否拥有维持其海洋生命的关键成分、正确的化学元素和生命的能源。”

美国宇航局最初计划上周发射快船,但任务管理人员下令推迟,以避免飓风米尔顿周四横扫卡纳维拉尔角。为了解决技术问题,还要求额外提供一日单,虽然没有提供细节,但火箭已获准发射。

预定于中午 12 点 06 分从肯尼迪航天中心历史悠久的 39A 发射台升空。美国东部夏令时间周一。三核猎鹰重型火箭是 SpaceX 库存中最强大的运载火箭,可产生超过 500 万磅的推力,将把重 12,800 磅的 Europa Clipper 提升到摆脱地球引力所需的速度。

虽然 SpaceX 通常会回收第一级助推器进行翻新和再利用,但所有三个核心助推器和火箭的第二级将使用所有推进剂将快船加速到所需的地球离开速度。因此,第一阶段的恢复是不可能的。

SpaceX 主管朱莉安娜·谢曼 (Julianna Scheiman) 表示:“猎鹰重型火箭正在为欧罗巴快艇竭尽全力,将航天器发送到我们发送过的最远的目的地,这意味着该任务需要最高的性能。因此我们不会回收助推器。”美国宇航局科学任务。

“我不了解你们怎么想,但我想不出比牺牲助推器更好的任务,让我们有机会在太阳系中发现生命。”

为了到达木星,快船将于 3 月 1 日首先飞越火星,利用这颗红色行星的引力来提高速度并弯曲轨道,将探测器送回地球,以便在 2026 年 12 月进行另一次重力辅助飞越。快船正在飞往木星的航线上。

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木卫二内部的模型展示了其重力加热的内部如何防止地下海洋结冰,以及木卫二冰冻地壳中的裂缝如何允许水蒸气逸入太空。地壳保护相对温暖的海洋免受木星强大磁场产生的强烈辐射。 美国宇航局

如果一切顺利,探测器将于 2030 年 4 月 11 日制动进入木星周围轨道,利用木卫三卫星的引力减速,然后探测器推进器启动六到七个小时。计划中的 49 次飞越欧罗巴的首次飞行将于 2031 年初开始,其中一些飞行高度低至离地表 16 英里。

该任务预计将持续至少三年,并有可能根据航天器的健康状况延长。

无论哪种情况,快船都将以神风特攻队降落到木星的卫星木卫三来结束其航行,以防止未来在木卫二上发生失控坠毁的可能性,这种坠毁可能会将地球微生物带到月球及其可能适合居住的地下环境。

“航天器面临一些巨大的挑战,”帕帕拉多说。“木星到太阳的距离是地球到太阳的距离的五倍。这意味着那里非常寒冷,只有微弱的阳光为太阳能电池阵列提供动力。所以它们很大。”

部署后,13.5 英尺宽的太阳能电池阵列从一端到另一端将延伸超过 100 英尺,比篮球场的长度还长,每个阵列有两个雷达天线延伸 58 英尺。

他说,除了电力需求之外,木星强大的磁场“就像木卫二上的巨型粒子加速器一样”。“如果暴露在这种环境中,人类在短短几分钟到几小时内就会受到致命剂量的辐射。”

快艇的设计能够承受反复剂量的极端辐射,同时近距离飞越木卫二,将其飞行计算机和其他特别敏感的设备安置在由铝锌合金板屏蔽的拱顶内。

但今年早些时候,工程师们沮丧地发现,整个航天器中使用的关键电气部件在辐射水平低于预期的情况下出现故障。

工程师和管理人员进行了一次重大审查,以确定这可能会如何影响快船,并最终得出结论,航天器可以通过稍微改变飞越的执行方式来最大限度地减少辐射引起的退化。唯一的选择是将发射推迟几年以更换可疑组件。

任务科学家们渴望最终让期待已久的任务开始。

“最大的结果是什么?对我来说,如果你愿意的话,那就是在木卫二上找到某种绿洲,那里有证据表明在地表以下不远处存在液态水,有证据表明地表存在有机物,”帕帕拉多说。“将来,也许美国宇航局可以派出一个着陆器深入地表以下,真正寻找生命迹象。”

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人们认为木卫二地壳下的水量比地球上所有海洋的水量还多。该图中显示的比较是按比例绘制的。 美国宇航局

至于在月球冰冻表面以下可能存在什么样的生命,“我们说的其实很简单,比如单细胞生物,”他说。“我们预计木卫二海洋中的生命不会像地球表面那样拥有大量能量。

“所以我们预计不会有鱼和鲸鱼之类的东西,”他补充道。“但我们感兴趣的是木卫二能否支持简单生命、单细胞生物体?”

Clipper 配备了九个最先进的仪器,包括窄角和广角可见光相机,可以绘制木卫二约 90% 的表面,成像细节小至汽车大小。红外摄像机将寻找较温暖的区域,那里的水可能更接近地表,甚至喷涌到太空中。

喷气推进实验室的项目科学家辛西娅·菲利普斯 (Cynthia Phillips) 表示:“这些相机将以小于 100 米像素(即 325 英尺)的分辨率观察木卫二 90% 以上的表面。”“这大约有一个城市街区的大小。

“窄角相机将能够以每像素半米的分辨率拍摄照片。大约为 1.6 英尺。因此它将能够看到欧罗巴表面上汽车大小的物体。”

两台光谱仪将研究月球表面化学和超薄大气层的成分,寻找水羽和其他海洋驱动特征的迹象。两个磁力计将通过研究木星磁场感应的电流来探测地下海洋。

透冰雷达将“看到”冰壳下方 19 英里的地方,寻找冰中的水袋,并帮助科学家了解冰和水如何与假定的海洋相互作用。

“这些信号将穿透到地下,在那里它们可能会从液态水层(例如冰壳内的湖泊)反弹,甚至可能会一直穿透,具体取决于表面冰层的厚度以及其他因素,例如其结构和成分,”菲利普斯说。

“雷达的穿透深度可达 30 公里。即地表以下约 19 英里。”

另外两台仪器将研究表面和悬浮在大气中的气体和灰尘颗粒,以分析它们的化学成分。最后,科学家将测量探测器轨迹的微小变化,使他们能够收集有关木卫二内部结构的细节。

帕帕拉多说:“我们知道地球是一个海洋世界,但木卫二是新型海洋世界的代表,这些冰冷的世界位于遥远的外太阳系,在其冰冷的表面下可能存在咸水海洋。”“事实上,冰冷的海洋世界可能是生命最常见的栖息地,不仅在我们的太阳系中,而且在整个宇宙中。

“欧罗巴快艇将首次深入探索这样一个世界……我们正处于探索新时代的门槛。我们长期以来一直致力于这项任务。我们将了解适合居住的冰冷世界有多常见或罕见。”

威廉·哈伍德

比尔·哈伍德 (Bill Harwood) 自 1984 年以来一直全职报道美国太空计划,最初担任合众社国际卡纳维拉尔角分社社长,现在担任哥伦比亚广播公司新闻 (CBS News) 顾问。