NASA欧罗巴快船探索木卫二今年能否开展？

近日，美国国家航天局（NASA）更新信息显示，该机构最昂贵、最雄心勃勃的行星科学任务欧罗巴快船（Europa Clipper）因选用器件存在问题，可能面临错过今年发射窗口的窘境。任务在2025年和2026年都有发射窗口，但这样会导致额外的延迟，包括需要更多次的重力辅助加速。

这艘价值42.5亿美元的航天器原本计划于今年10月在佛罗里达州肯尼迪航天中心由太空探索技术公司（SpaceX）猎鹰重型火箭发射，2030年抵达木卫二。然而，NASA表示，航天器上的晶体管可能不像此前认为的那样具备抵抗木星系辐射的能力。

△欧罗巴快船飞跃木卫二效果图

木卫二探测任务的由来

木卫二（Europa）是木星的第四大卫星，其表面覆盖着冰层，科学家们认为它的表面下蕴藏着辽阔的海洋，其面积可能达到地球全部海洋面积的2倍，而且那里可能有生命存在。

2011年美国国家研究委员会（the National Research council NRC）发布了一份10年一次的用来帮助NASA规划其科学探索任务的优先事项调查报告。报告提出木卫二的探测任务应该是NASA继“火星2020”任务之后的第二个高度优先的大型行星科学任务。

美国宇航局喷气推进实验室的天体生物学家史蒂夫·万斯表示：“木卫二探测是首个旨在探究海洋世界宜居性的探测任务。”欧罗巴快船任务的重点是了解孕育生命的3个必要条件：液态水、化学组成和能量。具体目标包括研究——冰壳和海洋：确认冰下存在水，并描述水的性质，以及冰-海表面交换的过程；组成——主要化合物的分布和化学性质以及与海洋组成的联系；地质学——地表特征和形成，包括最近或正在发生的地质活动位置。

△欧罗巴快船任务宣传效果图

问题曝光

欧罗巴快船由约翰霍普金斯应用物理实验室（APL）以及NASA喷气推进实验室（JPL）和戈达德太空飞行中心（Goddard Space Flight Center）合作设计。5月，航天器上控制电流的晶体管存在的问题首次被曝光，工作人员被告知相关器件在低于预期辐射剂量下即告失效。

在航天领域通常采用辐射硬化电子器件（Radiation-hardened electronics）来保护航天器免受可能在太空中受到的辐射损害，然而木星系统的辐射强度有别于普通辐射，因为它存在一个比地球强2万倍的巨大磁场，被捕获的空间带电粒子会被加速到极高动能，产生的强烈辐射将覆盖包括木卫二在内的木星内卫星（伽利略卫星）。

工作人员正在努力确定有多少晶体管可能受到影响，以及它们在飞行中将如何运行。同时将评估如何最大限度地延长晶体管在木星系高辐射环境中的寿命，初步分析预计将在7月底完成。

△欧罗巴快船在加利福尼亚州喷气推进实验室进行组装

我国行星探测工程

我国行星探测（Planets Exploratory China/Cooperation, PEC）重大工程主要包括“天问1号”—— “天问4号”系列任务，以及未来的太阳系边际探测任务。其中天问1号、2号和3号任务聚焦在太阳系的内行星范围，天问4号任务将开始探测太阳系的外行星系统。

△我国行星探测重大工程实施路线图

我国太阳系的外行星探测计划天问4号任务，将把木星的巨型冰卫星之一的木卫四/卡利斯托（Callisto）作为主要探测对象，它位于4颗伽利略卫星的最外侧。

木卫四是个很有价值的探测目标，其古老的表面保存了早期木星系统和更广泛的太阳系的历史，并且在其冰面下可能存在海洋。木卫四还有瓦尔哈拉撞击盆地（Valhalla impact basin），其明亮的中心被同心裂缝包围。

△NASA伽利略探测器拍摄的瓦尔哈拉撞击盆地

与木卫三（Ganymede）、木卫二（Europa）和木卫一（Io）不同，木卫四位于木星强辐射场外，这使得对该卫星的长期研究变得更加容易。目前，天问四号的整体设计和关键技术验证工作仍进行中，包括产生足够的电力来运行距离太阳近 8 亿公里的航天器，以及应对恶劣的辐射环境所需的防护。

部署木卫四撞击器，并实现与主航天器观测的协调将是一项具有挑战性的技术壮举。观察撞击及其后果将打开一个独特的窗口，可以前所未有地深入了解木卫四的成分、结构、撞击力学、有机物的存在、以及更多由碰撞喷出物质的研究，撞击甚至可能对木卫四的脆弱大气产生可见的影响。

△天问4号任务规划

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