木星冰衛星探測器

木星冰衛星探測器 （Jupiter Icy Moons Explorer，縮寫JUICE，即「果汁」號）是歐洲空間局進行中的一個木星系探測任務，旨在研究木星的三顆冰質衛星：木衛三、木衛四和木衛二。人們認為它們的冰面下有大量液態水，這將使它們成為潛在的宜居環境。但該任務並不關注火山活躍的木衛一，這是一顆非冰質衛星。

2012年5月2日由空中客車承造，這宣布了為歐洲空間局的宇宙願景（Cosmic Vision）科學計劃的大型（L級）項目選擇此任務。探測器已於世界標準時間2023年4月14日12:14:36 UTC發射，將經過4次重力助推和8年的旅行，將於2031年7月到達木星。2034年12月，該太空飛行器將進入木衛三附近軌道執行近距離科學任務，成為第一個繞地球月球以外的衛星運行的太空飛行器。

它的運行時間正好將與2024年10月所發射的競爭對手，美國宇航局歐羅巴快船（但此歐羅巴非指歐洲，是木衛二的傳統名稱）任務重疊比試。

## 背景

該任務的開始重啟了作為歐洲空間局前拉普拉斯任務的組成部分木衛二－木星系統任務(EJSM-Laplace)。它有望成為歐洲航太局宇宙願景計劃的第一個大型（L級）任務。

2012年4月，木星冰衛星探測器在推薦的優先級上超過了雅典娜X射線望遠鏡和新引力波天文台。

2015年7月，空中巴士國防航太公司被選為設計和建造探測器的主要承包商，探測器將在法國土魯斯組裝。

## 探測器

探測器設計的主要驅動因素與距太陽的遙遠距離、太陽能的使用、以及木星惡劣的輻射環境有關。木星和木衛三的軌道插入以及大量的飛越機動（超過25次重力助推和2次木衛二飛越）需要太空飛行器攜帶約3000kg的化學推進劑。

探測器有一個固定的2.5米直徑高增益天線和一個可操縱的中增益天線，將使用無線電頻譜Ka波段和X波段。地面深空天線可實現 2 Gb/日 的下行鏈路速率。機載數據存儲容量為 1.25 Tb。

探測器主發動機是一個自燃雙推進劑（單甲基肼和氮的混合氧化物）425 N 推進器。100 公斤的多層絕緣材料提供熱量控制。該太空飛行器使用動量輪進行三軸穩定。輻射屏蔽用於保護機載電子設備免受木星環境的影響。

## 時間線

### 發射和軌跡

該探測器已經於世界標準時間2023年4月14日 12:14:36 UTC透過亞利安5號運載火箭從蓋亞那航太中心發射升空；在幾分鐘後，它的太陽能電池板就部署好了，這促使歐空局認為發射成功。發射後，將有多個計劃的重力助推將探測器 置於通往木星的軌道上：2024年8月飛越地月系統，2025年8月飛越金星，2026年9月第2次飛越地球， 2029年1月第3次也是最後一次飛越地球。

該探測器將兩次穿過小行星帶。一次飛越小行星223已經被提議，並可能將會在2029年10月發生。

重力助推包括：

- 行星際轉移（地球、金星、地球、地球）
- 木星軌道插入和遠心點減少與多次的木衛三重力助推
- 木衛三–木衛四協助降低速度
- 通過10–12次木衛四重力助推增加傾斜度

### 到達木星系統

發射後，將在2031年抵達木星軌道。經過數次繞木星及其他衛星的機動飛行之後，探測器將於2034年進入環木衛三軌道。

### 木衛三上的軌道插入

2034年12月，JUICE 將進入圍繞木衛三的橢圓軌道。第一個軌道將在 5000km 的距離。2035年，JUICE 將進入木衛三表面上方的圓形軌道 500km。JUICE 將研究木衛三的組成和磁層等等。

### 計劃在木衛三上脫軌

當探測器消耗完剩餘的推進劑後，JUICE計劃在2035年底脫離軌道並撞擊木衛三。

## 科學目標

木星冰衛星探測器將會對木衛三進行詳細的研究以評估其支持生命存在的可能性。並與木衛二和木衛四這兩顆伽利略衛星進行對比。這三顆衛星據信存在適合生命存在的液態水海洋，並已經成為研究水冰世界生命宜居性的焦點。

針對木衛三及少許木衛四的科學目標如下：

- 海洋層的特徵及可能地下海洋的探測
- 星球表面的地理、地質及組成
- 研究冰殼的物理學特性
- 內部質量分布特徵、內核的運動和演化
- 調查木衛三的外大氣層
- 研究木衛三的磁場及與木星磁場的相互作用

針對木衛二，探測器將著重於生命必備的化學條件，包括有機分子、表面特徵的形成、非水冰材料的構成。另外，木星冰衛星探測器會首次進行衛星地下探測，如第一次確定最近活躍地區的最小冰殼厚度。

還將對幾顆較小的不規則衛星，和火山活躍的衛星木衛一進行更遠距離的空間分辨觀測。

## 科學儀器

2013年2月21日，經過一場競賽，ESA 選出了11台科學儀器，這些儀器由來自歐洲各地的科學和工程團隊開發，美國也參與其中。日本還為 SWI、RPWI、GALA、PEP、JANUS 和 J-MAG 儀器貢獻了幾個組件，並將促進測試。PRIDE實驗沒有自己的硬體，而是使用太空飛行器的通信系統和天線與地面站相結合。RIME 和 RPWI 的 UVS 和組件由NASA提供，而SWI、PEP、GALA、RPWI 的組件由JAXA提供。

縮寫｜名稱｜描述

3GM｜木星的重力與地球物理學和伽利略衛星｜3GM 是一項無線電科學實驗，使用Ka轉發器和高度穩定的振盪器。該儀器旨在研究木衛三的引力場和冰衛星的內部海洋。3GM 還將研究木星 (0.1-800 mbar) 和冰衛星的大氣層和電離層。由羅馬大學和義大利太空總署(ASI) 運營。

GALA｜木衛三雷射測高儀｜木衛三雷射高度計。用於觀察潮汐力引起的地形和地表的變形、隆起和沈降。雷射形成直徑為 20 m 的束斑。在 200 公里高度處的解析度為 0.1 米。由德國航空太空中心(DLR)運營。組件來自 HENSOLDT Optronics GmbH、Fraunhofer IOF 和JAXA。

J-MAG｜JUICE 磁力計｜該儀器使用展開時長 10.5 m 的 3 節臂 到達並在最外段攜帶兩個磁通門磁強計，在臂的末端攜帶一個光泵量子乾涉磁力計，並將用它來研究木星的磁場及其與木衛三磁場的相互作用。它旨在用於研究冰衛星上隱藏的海洋。由倫敦帝國理工學院和英國宇航署(UKSA)運營.

JANUS｜JANUS相機系統｜用於繪製冰衛星地圖的光學相機。JANUS有13個濾鏡，視野為 1.3 度，木衛三上的空間解析度為 2.4 m，木星上的空間解析度為 10 km。由那不勒斯腓特烈二世大學和義大利太空總署(ASI) 開發。

MAJIS｜衛星和木星成像光譜儀系統｜高光譜成像光譜儀。它旨在探索木星對流層的特性，並更好地定義冰冷衛星表面的冰和礦物。波長范圍包括 0.4 至 5.7 微米範圍內的可見光和紅外線，光譜解析度在 3 至 7 納米之間。空間解析度在木衛三上高達25米，在木星上約為100公里。由巴黎天體物理研究所和法國國家太空研究中心製造。

## 參見

- 木星探測
- 木星的衛星
- 先驅者10號 & 先驅者11號，木星飛越器
- 旅行者1號 & 旅行者2號，木星飛越器
- 伽利略號探測器，木星軌道器
- 新視野號，木星飛越器
- 朱諾號軌道衛星，木星軌道器
- 《17776》

## 外部連結

- ESA's JUICE page
- Future Planetary Exploration JUICE – Jupiter Ganymede Orbiter Revised Proposal
- Jupiter Icy Moon Explorer (2011) ( OPAG October 2011 Presentations )
- JUICE (JUpiter ICy moons Explorer) ( OPAG March 2012 Presentations )

## 基本資料

- names_list：木星冰月探測器、果汁號
- 運營單位：ESA
- 任務時長：巡航階段：8年、科學階段：3.5年（預計）、經過時間: April 14, 2023
- 製造商：空中巴士國防航太公司
- 彈頭量：6070kg
- 淨重：2420kg
- 尺寸：16.8 x 27.1 x 13.7 meters
- 功耗：850 w
- 推出時間：2023年4月14日 12:14:36 UTC
- power_source：一對太陽能電池板~85m2
- launch_rocket：亞利安5號運載火箭
- 發射地點：圭亞那太空中心
- 域：JUICE 任務徽章
- insignia_alt：JUICE mission logo
- 分類：宇宙願景(Cosmic Vision)
- previous_mission：歐幾里得
- next_mission：微笑計劃
- 類型：flyby
- 備註：重力助推
- object：地球-月球
- arrival_date：2024年8月20日
- object：金星
- arrival_date：2025年8月31日
- object：地球
- arrival_date：2026年9月29日
- arrival_date：2029年1月18日
- object：小行星223
- arrival_date：2029年10月15日（擬議）
- 類型：orbiter
- object：木星
- arrival_date：2031年7月（計劃）
- departure_date：2034年12月（計劃）
- object：木衛三
- arrival_date：2034年12月（計劃）
- 拱點 近：500km
- 遠拱點：500km