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SpaceX 發射並回收最強大的火箭

SpaceX 發射並回收有史以來最強大的火箭 01:25

一天後發射星艦火箭在德克薩斯州進行的一次戲劇性的試飛中,SpaceX 準備好了獵鷹重型火箭,將於週一從佛羅裡達州發射,將價值52 億美元的NASA 探測器送上18 億英里的航程前往木星,以查明木星的一顆衛星是否擁有宜居的地下空間海洋。

如果一切順利,歐羅巴快艇將於2030 年4 月剎車進入木星周圍軌道,對寒冷的衛星歐羅巴進行49 次近距離飛越。引力無情擠壓而變暖。

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美國太空總署歐羅巴快艇探測器近距離飛越木星衛星歐羅巴的藝術想像圖,歐羅巴是伽利略於 1610 年發現的四顆衛星之一。根據木衛二繞木星運動的精確分析,科學家認為木衛二的冰殼下存在海洋,可能提供適合居住的環境。美國太空總署 先前的任務和地球遠程研究的數據表明,月球冰凍地殼下方潛伏著巨大的鹹水海洋,提供了可能的宜居環境。

該海洋中是否存在微生物生命尚不清楚,但歐羅巴快艇的儀器將嘗試找出至少是否有可能。

計畫科學家羅伯特·帕帕拉多(Robert Pappalardo)表示:「歐羅巴是木星的一顆被冰覆蓋的衛星,其大小與月球相當,但據信它擁有一個全球性的地下海洋,其含水量是地球所有海洋總和的兩倍多。

「我們想確定木衛二是否有潛力在深海冰層之下支持簡單的生命,」他說。“我們想了解木衛二是否擁有維持其海洋生命的關鍵成分、正確的化學元素和生命的能源。”

美國太空總署最初計劃上週發射快船,但任務管理人員下令推遲,以避免颶風米爾頓週四橫掃卡納維爾角。為了解決技術問題,還要求額外提供一日單,雖然沒有提供細節,但火箭已獲準發射。

預定於中午 12 點 06 分從甘迺迪太空中心歷史悠久的 39A 發射台升空。美國東部夏令時間週一。三核獵鷹重型火箭是 SpaceX 庫存中最強大的運載火箭,可產生超過 500 萬磅的推力,將把重達 12,800 磅的 Europa Clipper 提升到擺脫地球引力所需的速度。

雖然 SpaceX 通常會回收第一級助推器進行翻新和再利用,但所有三個核心助推器和火箭的第二級將使用所有推進劑將快船加速到所需的地球離開速度。因此,第一階段的恢復是不可能的。

SpaceX 主管朱莉安娜·謝曼(Julianna Scheiman) 表示:「獵鷹重型火箭正在為歐羅巴快艇竭盡全力,將航天器發送到我們發送過的最遠的目的地,這意味著該任務需要最高的性能。

“我不了解你們怎麼想,但我想不出比犧牲助推器更好的任務,讓我們有機會在太陽系中發現生命。”

為了到達木星,快艇將於 3 月 1 日首先飛越火星,利用這顆紅色行星的引力來提高速度並彎曲軌道,將探測器送回地球,以便在 2026 年 12 月進行另一次重力輔助飛越。快船正在飛往木星的航線。

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木衛二內部的模型展示了其重力加熱的內部如何防止地下海洋結冰,以及木衛二冰凍地殼中的裂縫如何允許水蒸氣逸入太空。地殼保護相對溫暖的海洋免受木星強大磁場產生的強烈輻射。 美國太空總署

如果一切順利,探測器將於 2030 年 4 月 11 日煞車進入木星周圍軌道,利用木衛三衛星的引力減速,然後探測器推進器啟動六到七個小時。計畫中的 49 次飛越歐羅巴的首次飛行將於 2031 年初開始,其中一些飛行高度低至離地表 16 英里。

該任務預計將持續至少三年,並有可能根據太空船的健康狀況延長。

無論哪種情況,快艇都將以神風特攻隊降落到木星的衛星木衛三來結束其航行,以防止未來在木衛二上發生失控墜毀的可能性,這種墜毀可能會將地球微生物帶到月球及其可能適合居住的地下環境。

「太空船面臨一些巨大的挑戰,」帕帕拉多說。「木星到太陽的距離是地球到太陽的距離的五倍。這意味著那裡非常寒冷,只有微弱的陽光為太陽能電池陣列提供動力。所以它們很大。”

部署後,13.5 英尺寬的太陽能電池陣列從一端到另一端將延伸超過 100 英尺,比籃球場的長度還長,每個陣列有兩個雷達天線延伸 58 英尺。

他說,除了電力需求之外,木星強大的磁場「就像木衛二上的巨型粒子加速器一樣」。“如果暴露在這種環境中,人類在短短幾分鐘到幾小時內就會受到致命劑量的輻射。”

快艇的設計能夠承受反覆劑量的極端輻射,同時近距離飛越木衛二,將其飛行電腦和其他特別敏感的設備安置在由鋁鋅合金板屏蔽的拱頂內。

但今年早些時候,工程師們沮喪地發現,整個太空船中使用的關鍵電氣零件在輻射水平低於預期的情況下出現故障。

工程師和管理人員進行了一次重大審查,以確定這可能會如何影響快船,並最終得出結論,太空船可以透過稍微改變飛越的執行方式來最大限度地減少輻射引起的退化。唯一的選擇是將發射推遲幾年以更換可疑組件。

任務科學家們渴望最終讓期待已久的任務開始。

「最大的結果是什麼?對我來說,如果你願意的話,那就是在木衛二上找到某種綠洲,那裡有證據表明在地表以下不遠處存在液態水,有證據表明地表存在有機物, 」帕帕拉多說。“將來,也許美國宇航局可以派出一個著陸器深入地表以下,真正尋找生命跡象。”

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人們認為木衛二地殼下的水量比地球上所有海洋的水量還要多。此圖中顯示的比較是按比例繪製的。 美國太空總署

至於在月球冰凍表面以下可能存在什麼樣的生命,「我們說的其實很簡單,像是單細胞生物,」他說。「我們預計木衛二海洋中的生命不會像地球表面那樣擁有大量能量。

「所以我們預計不會有魚和鯨魚之類的東西,」他補充道。“但我們感興趣的是木衛二能否支持簡單生命、單細胞生物體?”

Clipper 配備了九個最先進的儀器,包括窄角和廣角可見光相機,可以繪製木衛二約 90% 的表面,成像細節小至汽車大小。紅外線攝影機將尋找較溫暖的區域,那裡的水可能更接近地表,甚至噴湧到太空中。

噴射推進實驗室的專案科學家辛西婭·菲利普斯 (Cynthia Phillips) 表示:“這些相機將以小於 100 公尺像素(即 325 英尺)的分辨率觀察木衛二 90% 以上的表面。”「這大約有一個城市街區的大小。

“窄角相機將能夠以每像素半米的分辨率拍攝照片。大約為 1.6 英尺。因此它將能夠看到歐羅巴表面上汽車大小的物體。”

兩台光譜儀將研究月球表面化學和超薄大氣層的成分,尋找水羽和其他海洋驅動特徵的跡象。兩個磁力計將透過研究木星磁場感應的電流來探測地下海洋。

透冰雷達將「看到」冰殼下方 19 英里的地方,尋找冰中的水袋,並幫助科學家了解冰和水如何與假定的海洋相互作用。

「這些訊號將穿透到地下,在那裡它們可能會從液態水層(例如冰殼內的湖泊)反彈,甚至可能會一直穿透,這取決於表面冰層的厚度以及其他因素,例如其結構和成分,”菲利普斯說。

“雷達的穿透深度可達 30 公里。即地表下約 19 英里。”

另外兩台儀器將研究表面和懸浮在大氣中的氣體和灰塵顆粒,以分析它們的化學成分。最後,科學家將測量探測器軌蹟的微小變化,使他們能夠收集有關木衛二內部結構的細節。

帕帕拉多說:“我們知道地球是一個海洋世界,但木衛二是新型海洋世界的代表,這些冰冷的世界位於遙遠的外太陽系,在其冰冷的表面下可能存在鹹水海洋。”「事實上,冰冷的海洋世界可能是生命最常見的棲息地,不僅在我們的太陽系中,而且在整個宇宙中。

“歐羅巴快艇將首次深入探索這樣一個世界……我們正處於探索新時代的門檻。我們長期以來一直致力於這項任務。我們將了解適合居住的冰冷世界有多常見或罕見。”

威廉哈伍德

比爾哈伍德 (Bill Harwood) 自 1984 年以來一直全職報道美國太空計劃,最初擔任合眾社國際卡納維拉爾角分社社長,現在擔任哥倫比亞廣播公司新聞 (CBS News) 顧問。