朱诺号

**朱諾號**（英語：Juno）是 NASA 環繞木星的太空探測器。它由洛克希德・馬丁公司建造，和由 NASA 噴氣推進實驗室營運。作為新疆界計畫的一部分，太空探測器於 2011 年 8 月 5 日被從卡納維爾角空軍基地發射升空，並於 2016 年 7 月 5 日進入木星的極軌道。探測的持續時間為 20 個月。完成任務後，「朱諾號」將脫離軌道進入木星的大氣層。

朱諾號已於東八區時間 2016 年 7 月 5 日到達木星。探測器將放置在繞極軌道，研究木星的組成、重力場、磁場、磁層和磁極。朱諾號也要搜索和尋找這顆行星是如何形成的線索，包括是否有固態核心、存在木星大氣層深處的水量、質量的分布、風速可以達到 618 公里每小時（384 英里每小時）的深度。

朱諾號是進入木星軌道的第二個飛行器，而第一個為核動力的伽利略號探測器（1995-2003 年）。與所有早期的飛行器與外部行星不同，朱諾號僅由太陽能陣列提供動力，太陽能陣列通常被用於環繞地球運行的衛星和在內太陽系進行工作的的衛星，而放射性同位素熱電機通常用於外太陽系和太陽系的任務。然而，對於朱諾號來說，已部署在行星探測器上的三個最大的太陽能陣列翼在穩定飛行器以及發電方面起著不可或缺的作用。

## 命名

> 朱諾號的名稱來自古希臘羅馬神話。天神朱庇特造出一層雲霧，以遮掩他的淘氣之舉，而他的妻子，朱諾，能夠看穿層層雲霧，以見識朱庇特的真面目。
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朱諾號任務 (JUNO) 為「木星近極軌道器」(JUpiter Near-polar Orbiter) 的逆向縮寫。於 2005 年被選為繼新視野號之後，新疆界計畫中的第二個任務，因此有時也被稱為「新疆界二號」，但不可與新視野二號（一個未實施的構想）所混淆。

## 任務摘要

朱諾號花費 5 年的時間巡航到木星，預計並成功於 2016 年 7 月 4 日（UTC+0）抵達。這艘探測器旅行的總距離大約 28 億公里（17 億 4,000 萬英里，18.7AU），並以 20 個地球月的時間環繞木星 37 圈。朱諾號的航程在 2011 年 8 月 5 日發射後約兩年（2013 年 10 月 12 日），再度接近地球軌道，藉由地球的重力助推提升速度。在飛掠過地球之後不久，朱諾號就進入安全模式，向與木星會合的路徑上前進。在 2016 年 7 月 4 日，探測器點火減速，以進入一週期 14 日的木星極軌道。

一旦朱諾號進入週期為 14 日的該軌道，紅外線和微波的儀器將開始測量來自木星大氣層內深處發射出的熱輻射。通過這些觀測將可以評估水的豐度和分布，還有氧成分。通過填補木星成分缺失的這一塊拼圖，可以深入了解木星起源。朱諾號也將研究驅動木星大氣環流的對流和模式。朱諾號的其它儀器也將收集有關木星重力場、極性和磁層的資料。

2018 年 6 月 7 日，NASA 公佈朱諾號的主要科學任務將延長至 2021 年 7 月。屆時朱諾號將脫離軌道，以受控形式衝入木星的外層大氣層焚毀，以消除任何影響和污染木星衛星的可能。 朱諾號將從最近距離觀察太陽系最大衛星木衛三， 預計美東時間 6 月 7 日下午 1 時 35 分從距木衛三地表僅 1,038 公里的高度飛越，新拍攝的照片將可與 20 年前伽利略號和 40 年前航海家號的舊照片進行比較，

### 飛行軌跡

#### 發射

擎天神五號（AV-029）使用俄羅斯設計的 RD-180 為主引擎，動力由煤油和液態氧提供，並在點火前 3.8 秒時使用 5 個固體火箭助推器（solid rocket booster，SRBs）。大約在飛行 1 分 33 秒後，兩個燃盡的助推器先被拋棄，再 1.5 秒後，剩餘的三個助推器也被拋棄。大約飛行 3 分 24 秒時，已經穿越最濃厚的大氣層，溫度也低於預定限額時，保護朱諾號的的酬載整流罩分離。擎天神五號主發動機在升空後 4 分 26 秒切斷。16 秒後，第二節的半人馬座火箭點燃，燃燒了大約 6 分鐘，將衛星放入初始暫駐軌道。

探測器在滑行 30 分鐘後，半人馬座火箭再度點燃 9 分鐘，將探測器放入地球逃逸軌道。

半人馬座火箭分離前，啟動反應引擎使朱諾號以 1.4RPM 旋轉。大約發射後 54 分鐘，探測器與半人馬座火箭分離，開始伸展他的太陽能電池板。在太陽能電池板完成布署之後，朱諾號的電池開始充電。成功佈署的太陽能電池板使朱諾號的自轉速度降為原來的三分之二。探測器的自轉確保在航行中的穩定，讓探測器上所有的儀器都能夠觀察到木星。

到木星的航程需要耗費五年的時間，包括在 2013 年 10 月 9 日過境地球進行重力助推。在 2013 年 8 月 12 日，朱諾號已經完成前往木星的一半航程。當它抵達木星系統，朱諾號將旅行大約 19 天文單位的距離。

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#### 軌道和環境

朱諾號計畫的軌道在極地的高度是 4,300 公里（2,672 英里），在赤道則遠遠超出卡利斯多的高離心橢圓繞極軌道。

這種類型的軌道可以避免探測器長期與木星的輻射帶接觸，避免傷害到探測器的電子儀器和太陽能電池板。"朱諾抗輻射拱頂" 使用 1 厘米厚的鈦金屬做牆壁，也有助於保護和遮罩朱諾的電子儀器，探測器計畫至少要運行木星的繞極軌道 33 圈。每圈的時間從 11 天至 14 天不等。

#### 離軌和解體

朱諾號被計劃在第 37 次環繞軌道期間達到任務的結束，並且執行受控的離軌墜入木星的大氣層而解體。

### 費用

朱諾號最初被提議在 2009 年 6 月發射的開銷約為 7 億美元（2003 財政年度）。NASA 的預算限制造成推遲到 2011 年 8 月，並在宇宙神 5 號運載火箭船上以 551 配置發射。截至 2011 年 6 月，探險任務被預計在其一生的花費為 11 億美元。

### 科學目標

朱諾號攜帶的科學儀器套件將：

* 確定氫氧比例，有效的測量木星上水的豐度，這將有助於釐清現行理論中有關氣體巨星的木星是在太陽系的何處形成。
* 獲得更好的木星核心質量評估，也將有助於釐清氣體巨星於太陽系何處形成的現行理論。
* 精確的繪製木星引力場圖，以確定木星內部的質量分布，包括其結構和動態等屬性。
* 精確測繪木星的磁場，評估其起源和結構場，以及在木星的多深處創造出磁場。這個實驗也將有助於科學家瞭解基本物理學的發電機原理。
* 測繪大氣成分、溫度、結構、雲的不透明度和動力學變化，在所有的緯度上達到壓力超過 100 帕（10MPa；1,450 磅 / 平方英寸）。
* 探索木星極地的磁層和極光的三維結構和特徵。
* 測量由木星的角動量造成的參考系拖曳，也稱為冷澤 - 提爾苓進動，和可能的廣義相對論效應與木星自轉連接的一個新測試。

## 科學儀器

朱諾號的任務要靠負載在探測器的九項儀器來完成：

## 操作部件

### 太陽電池板

朱諾號是第一艘使用太陽電池板取代放射性同位素熱電機（RTGs）為探測木星的太空船提供電力。之前的先鋒 10 號、先鋒 11 號、航海家計畫、尤里西斯號、卡西尼－惠更斯號、新視野號和伽利略號都是使用 RTGs。一旦進入繞行木星的軌道，朱諾號最多只能獲得在地球上可以得到的 4% 的陽光，但在全球都缺乏鈽 - 238 的環境下，而過去幾十年來太陽電池板的技術和效率取得的進展，使它能在距離太陽 5 天文單位，以經濟的尺寸從太陽電池板提供足夠的動力。

朱諾號使用對稱排列在探測器周圍空間的三組太陽電池板陣列，在探測器脫離地球大氣層後不久就會佈署該陣列。兩個陣列各有四個絞接的部分，第三個陣列有三段，而以磁強計取代第四段。每個小組或陣列是 2.7 公尺（8.9 英尺）寬，8.9 公尺（29 英尺）長，是 NASA 有史以來最大的深空探測器。為了便於發射時的配載，其中一個電池板略窄於其它的。較小的電池板是 2.091 公尺（6.86 英尺）寬，這些陣列的總面積是 60 平方公尺（650 平方英尺）。如果這些陣列在地球以最大效益進行操作，它們可以產生 12-14 千瓦的電力。三個陣列加起來的總重量將近 750 磅（340 公斤）。朱諾號抵達木星，將只能產生 486 瓦，而輻射會使電池降為 420 瓦。除了短時間的引擎操作之外，太陽電池板將留在陽光下持續地提供動力給探測器。

中央能源分配和驅動單元器將監控太陽電池板以及充電時多餘的可用電力，將動力分配給儀器、加熱器和實驗感應器。兩個 55 安培 - 小時的鋰離子電池將提供太空船經過日食區域時的動力，這些電池都能夠承受木星的高輻射環境。

### 遠距離通訊

朱諾號的遠距離通訊系統與新視野號有比卡西尼號更多的共同點。朱諾號支援音效故障信號的巡航模式，但預計它很少會使用。通訊是透過深空網路的 70 米天線利用 X 波段直接連結。朱諾號的命令和資料處理器包括一個能提供〜50Mbit/s 輸送量的飛行電腦。重力科學系統使用的 X 波段和 Ka 波段都卜勒追蹤具有自動切換的功能。

### 推進系統

朱諾號的主引擎使用在英國韋斯科特（Westcott）AMPAC-ISP 產製造的雙推進劑 LEROS 1b。它使用聯氨和四氧化二氮推進，提供 645 牛頓的推力。它固定在探測器的本體，提供主要的燃燒。引擎球被封閉在碎片遮罩。朱諾號使用裝上 12 個噴嘴的四個單元推進劑組成的反應控制系統（reaction control system，RCS）。這些推進器用於太空船的姿態控制和執行彈道軌道的機動修正。

## 伽利略的銘牌和樂高小雕像

朱諾號帶有一個向伽利略致敬的銘牌前往木星。這個銘牌由義大利太空總署提供，它的尺寸是 2.8 乘 2 英寸（7.1 乘 5.1 公分），由航空等級的鋁製作，重量為 6 克（0.21 盎司）。這個銘牌描繪的是伽利略在 1610 年 1 月觀測木星的手稿，稍後成為伽利略衛星的文字，和伽利略的肖像。文字的翻譯如下：

> 在 11 日它是這樣的形態，最靠近木星的這顆小星只有其它幾顆的一半大小，並且也非常靠近其它的，而在前一天晚上這三顆星看起來是一樣的，彼此間的距離也相等。所以，很明顯的在木星周圍有三顆運動著的星星，是在這之前未曾見到的。
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這艘探測器還載了三個樂高人偶像，分別代表伽利略、朱庇特（羅馬神話的木星之神）以及他的妻子朱諾。在羅馬神話中，朱庇特在自身的四周拉起了雲彩做帷幕，以隱藏它的惡作劇。從奧林匹斯山，朱諾可以看穿雲霧，揭露她丈夫的本性。朱諾執著放大鏡作為追求真理的標誌，朱庇特則手握閃電的標記。第三個樂高機組成員是伽利略，在旅程中帶著他的望遠鏡和天球。

大多數的樂高玩具都是塑膠做的，然而為了捱過太空旅行的極端條件，這三個人偶是特別以鋁製成的。

## 時間表

* 2011 年 8 月 5 日：發射
* 2013 年 10 月 9 日：掠過地球
* 2016 年 7 月 4 日：抵達木星，預計以繞極軌道繞行木星 33 圈。
* 2018 年 6 月 7 日：NASA 確認朱諾號主要科學任務將延長至 2021 年 7 月。
* 2021 年 6 月 7 日：掠過木衛三，距地表僅 1,038 公里。

## 圖片

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## 時間軸

## 木星圖像庫

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## 相關條目

* 木星大氣層
* 舒梅克－李維九號彗星
* 木星探測
* 木星的衛星

**任務建議（提案）**

* 木星冰衛探測器
* 尤利西斯號

## 參考資料

## 外部連結

* （英文）官方網站 on NASA.gov
* （英文）朱諾任務的 Twitter 帳戶
* （英文）朱諾任務網站 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） 在美國西南研究院
* _Juno_ Mission Profile by NASA's Solar System Exploration
* NASA Selects New Frontiers Concept Study: _Juno_ Mission to Jupiter （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） at NASA Jet Propulsion Laboratory
* The _Juno_ Mission to Jupiter （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） at Space.com
* NASA 360 New Worlds New Discoveries 1/2 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） . Retrieved June 30, 2011.
* Juno Instruments （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） (includes link to make paper scale model here （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）)