我國如何探測木星及其冰衞星?_風聞
剑啸易水寒-深知身在情长在,前尘不共彩云飞。42分钟前
來源:微博@深空探測實驗室
結合我國運載火箭發射能力和探測器科學載荷與推進劑攜帶能力,地球至木星轉移飛行過程需採用行星借力策略,並視情況輔助點火機動。分析可知,優選發射時間為2029年10月。

抵達木星後,木星系內軌道設計主要考慮科學目標和輻射防護(探測器可存活性)。科學目標的選取需結合國際木星系探測的形式進行綜合論證。極軌更利於木星磁場探測,赤道軌道更適合木星系內巡航與木衞飛越,中傾角軌道可以兼顧赤道與極區探測。
以木星為主探測目標時,當資源只夠支撐一個探測器時,木星系內軌道需進行權衡;如果資源足夠,可考慮實施木星雙環繞探測,一個以極軌環繞,另一個以中低傾角軌道環繞,除各自的探測外,兩器還可實現星間聯合測試。
如果聚焦木衞探測,可直接設計木衞環繞軌道;如果想兼顧木星及木衞,可先環繞木星再轉移至環繞木衞。此外,還可以考慮釋放大氣進入器,獲取大氣內部結構,也可以攜帶木衞撞擊器或着陸器,對木衞進行撞擊或着陸探測。
從輻射防護角度分析,越靠近木星,輻射環境越惡劣。在軌道設計中,應減少探測器在輻射惡劣區域中的滯留時間,確保探測器的安全。
具體建議包括5點:
(1)加強頂層任務規劃。建議在木星系探測任務中,在科學目標上,實行與歐美差異化探測思路,聚焦尚屬空白的研究內容,挖掘原創性成果;在探測目標上,儘量擴展潛在探測對象,包括木星、木衞、行星際空間、可能飛越的行星及小天體;在探測形式上,在環繞探測的基礎上,挖掘大氣進入、木衞撞擊、木衞着陸、木衞鑽冰等技術。
(2)加速關鍵技術攻關。建議提前佈局,加強對多天體動力學環境下複雜軌道設計、木星系強輻射環境效應防護、甚長週期自主管理等核心技術先期攻關的支持力度,突破技術瓶頸,帶動一批高精尖前沿課題研究,完善我國邁向更遠深空的技術能力體系。
(3)注重創新與自主可控。木星系探測將面臨超遠距離、超低光照、超低温、超強輻射等惡劣任務環境,需實現運載能力、快速抵達、探測器壽命的綜合平衡。在繼承成熟技術的同時,任務設計與技術攻關更需遵循強化創新原則,在快速飛行、空間能源、高效推進等方面深挖,提出我國特色技術方案。在核心技術方面,注重自主可控,並做好充分驗證,確保可靠可行。
(4)關注科學原創成果輸出。建議在木星系探測任務中,針對目前尚未突破的科學空白入手,比如木星大氣運動垂直結構、木星內部結構、木衞冰下海洋等,設計並研製新型科學載荷,以獲取更多原創性科學發現,填補科學空白。
(5)積極開展國際合作。在我國木星系探測任務規劃與實施中,建議充分借鑑國際合作任務的協作方式,如聯合歐洲航天局開展木星系環境研究、科學目標聯合挖掘,充分利用其他國家的經驗,為我國木星系探測任務的實施提供支撐。充分利用其他國家從以往的深空探測任務中繼承的經驗教訓,搭建木星系探測科學研究、技術試驗和協同創新平台,匯聚國際頂尖科技人才,發揮共同智慧,更高效、可靠地開展木星系探測任務,獲得更多科學成果併為未來的深空探測任務積累工程經驗。
(節選自《木星冰衞星探測任務分析與我國木星探測建議》,《空間科學與試驗學報》2024年第3期 )