探索木星的冷卫星:美国宇航局的欧罗巴快艇和欧洲航天局

火星是我们大多数宇宙飞船、着陆器和漫步者研究的地方，以寻找太阳系其他地方生命的证据。

但是与行星科学家交谈时，他们同样对太阳系的海洋世界感到兴奋。卫星、小行星、矮行星和柯伊伯带的物体，在那里厚厚的冰层下可能有巨大的液态水海洋。

完美的生活环境在

之前，我们只得到这些海洋存在的诱人线索，美国宇航局正在建造一艘宇宙飞船——欧罗巴号快艇，来详细研究其中一个世界。同样，欧洲航天局也在建造自己的任务——木星冰月探测器。自从伽利略在1610年发现

以来，天文学家已经知道了木卫二和木星的其他大卫星。20世纪60年代，地球上的地面望远镜开始对卫星进行足够详细的研究，以认识到它们含有大量的水冰。

木星艺术家印象先锋10资料来源:美国国家航空航天局/喷气推进实验室

1970年，美国国家航空航天局的“先锋10号”和“11号”飞越木卫二，证实木卫二表面结冰。双宇宙飞船确实给了我们最好的视角，并揭示了月球上每像素2公里的特征。他们的照片显示了木卫二表面有多明亮和寒冷，覆盖着奇怪的条纹，看起来像干冰。与太阳系中的其他行星不同，木卫二的环形山很少，这意味着它经常被新的材料覆盖，就像太空中的冰可以修复整个飞行器一样。

来自美国宇航局伽利略号宇宙飞船的图像显示了木卫二冰表面的复杂细节图片:美国宇航局/加州理工学院喷气推进实验室

在20世纪90年代，伽利略号宇宙飞船抵达木星系统，携带一颗人造卫星将留在该地区，对木星及其卫星进行非常详细的研究。伽利略号在木星飞行期间，飞越了木卫二12次伽利略

的观测帮助行星科学家计算出木卫二的地下海洋可能比地球的水多伽利略的相机图像显示，木卫二有一个巨大的冰破裂，淡水涌入填补了这个缺口。显然，这仍然是一个活跃的世界。

这种活动来自与木星的潮汐相互作用，类似于地球和月球上的潮汐，但规模要大得多它们在轨道上来回弯曲木卫二，增加了内部热量

根据伽利略太空探测器获得的数据，艺术家对木卫二内部的印象来源:美国宇航局

我们可以看到这次潮汐对木星最近的卫星木卫一的重大影响，木卫一是太阳系中最活跃的火山活动。欧罗巴

可能也有火山活动，火山活动可以提供能量和原材料，使海洋深处的生命繁荣。

为了仔细研究木卫二并回答这些问题，美国宇航局正在建造一个轨道飞行器——甚至可能是一个着陆器——叫做木卫二快艇。

它的名字来源于19世纪在海上航行的旧帆船。这是一艘三桅船，可以运送茶叶和其他货物穿越大西洋。欧罗巴游艇使命中的

艺术家构想资料来源:美国宇航局/JPL

像那些飞船一样，木卫二快船将每两周左右穿过木卫二，扫描木卫二冰冷的表面寻找木卫二可能拥有的所有原始生命成分的证据:液态水、能量和化学物质

尽管它的目的地是欧罗巴，但它不会停留在离木星如此之近的强辐射带的轨道上。相反，它将绕木星运行很长一段时间，每隔几周就把它带回来，所以它只需要在辐射区停留一小段时间。木卫二

任务计划员携带的工具已经大致确定了木卫二快艇携带的仪器包

是为欧洲快艇设计的测试设备来源:美国国家航空航天局兰利

，当然，将有一个高分辨率的相机提供木卫二表面的图像，其清晰度是航海家拍摄的最佳图像的100倍。它将把木卫二的大部分测绘成50米宽的分辨率

它还将有一个等离子体仪器和磁力计来更详细地测量木卫二周围的磁场

用于描绘欧罗巴内部有机化学物质、盐和其他物质的测绘成像光谱仪

还有一个热发射成像系统，可以探测木卫二表面的任何温度变化，并找到液态水可能从地表下涌出的较温暖的地方。

质谱仪用于测定表面化学物质的组成

紫外摄谱仪，可以描绘任何可能从木卫二表面喷出并送入太空的水羽

a尘埃质量分析仪，用于观察从木卫二喷射出的微小固体颗粒

最激动人心的仪器是探地雷达它可以透过欧罗巴上的冰向下看，来绘制欧罗巴冰的厚度和地下海洋。它可以帮助找到更接近水面的水域，并帮助找到未来任务的理想地点。图

显示了用于组装美国航天局空间发射系统(SLS)核心阶段的五个主要结构的所有圆顶、筒、环和发动机部件，所有这些部件都是根据第1块配置的。资料来源:美国航天局/马歇尔航天飞行中心

轨道和发射

“欧罗巴快帆”预计将在美国航天局的航天发射系统上发射，该系统仍在建设中。SLS已经为阿尔特弥斯计划了一些任务，但是它预计在2023年发射木卫二。

这是一个理想的运载火箭，因为它能直接将宇宙飞船送入轨道，并在三年内到达木星的轨道。

，但是如果因为某种原因不能使用SLS，它也可以在猎鹰重型或德尔塔4重型上发射他们需要进行几次到地球和金星的重力飞行，而不是直接飞行。事实上，根据一些估计，美国国家航空航天局可以通过转而使用重型猎鹰来节省足够的资金，以便向土星冰冷的卫星土卫二发送类似的任务。

谁知道，到那时，SpaceX的宇宙飞船可能已经开始飞行，成为理想的运载火箭

冰柱的证据

在这次任务的准备中，行星科学家们一直在扫描旧任务的数据，他们发现了一些非常令人兴奋的东西。似乎有一股物质从木卫二流向太空，类似于土星卫星土卫二上发现的冰火山卡西尼。

2012年，哈勃太空望远镜的紫外线图像显示木卫二有羽状物，但数据不确定。行星科学家意识到伽利略在1997年飞越了完全相同的区域，并记录了木卫二磁场的数据木星和欧罗巴

的图，以及伽利略在穿过羽流时所做的测量资料来源:美国国家航空航天局/加州理工学院/密歇根大学

卡西尼帮助天文学家认识到冰羽在磁场中形成了一个独特的光点

最初，伽利略只是飞越羽流，记录了该区域磁场的弯曲

当欧罗巴号快艇到达时，它将向该地区进行一系列低空飞行。但是这一次，科学家们将做好准备，他们将知道要寻找什么。宇宙飞船将配备能够收集抛入太空的冻结液体和尘埃粒子的仪器。这是直接采样海洋的下一个最佳方法。

，也许还有登陆艇？

还没有做出决定，但是美国国会一直主张着陆器执行任务，在地面着陆并近距离观察世界。这实际上是一个有争议的决定，因为没有详细的欧罗巴表面地图，发送着陆器是完全没有意义的

如果你只有一次机会登上木卫二，先画一张详细的地图是有意义的。然后选择一个着陆点，派一个后续任务去探索有趣的地方。这位

的艺术家描述了一次可能的欧洲登陆任务，它将在未来几十年探索冰冷的月球表面。资料来源:美国国家航空航天局/加州理工学院喷气推进实验室

，但国会实际上在2019年向美国国家航空航天局提供了1.95亿美元用于开发欧罗巴着陆器，并规定了未来的支出。

这不是美国宇航局要求的任务，而是由国会推动的。当然，着陆对公众来说是令人兴奋的，有助于激发人们对这次任务和太空探索的热情。

如果着陆器在欧罗巴着陆，它将面临非常困难的地形。一项新的研究计算出木卫二的表面可能是建造监狱的最佳条件。这些高高的锯齿状冰刀是水从冰直接升华成气体时形成的。它们存在于地球的高海拔地区，如安第斯山脉。

在欧罗巴重力低的地方，它们可以长到15米高，是地球高度的三倍。任何着陆器都需要能够在没有任何来自地球的实时帮助的情况下探测和导航这些冰矛。

艺术家对木星的冰卫星探测器(果汁)及其卫星之一，欧罗巴的印象资料来源:欧洲航天局/电子体育研究所

欧洲航天局的木星冰月探测器

说到欧罗巴，美国航天局不是唯一的探索机构欧洲航天局正在执行自己的欧罗巴任务:木星的冰月探测器这是欧洲航天局空间视觉计划的第一次大规模任务。

与木卫二的不同之处在于，科奇将花三年时间研究木卫二、木卫二和木卫四，所有这些都被认为是地下海洋。通过依次研究这三颗行星，它将提供它们之间的比较，并帮助行星科学家找到最适合生命存在的条件。

，像欧罗巴快艇一样，果汁将携带一套科学仪器，这将有助于它绘制三颗卫星的表面地图，还可以提供对它们冰冷的内部和地下海洋的一瞥。

一位艺术家展示了木星卫星木卫二的夹层模型，木卫二是太阳系中最大的卫星。来源:美国国家航空航天局/JPL

它将绘制木卫二的磁场图，木卫二是太阳系中唯一已知的卫星，据信由液态金属的旋转核心形成。它的强度足以在木卫二上方的天空中产生极光，甚至在木星巨大的磁气圈中

对于欧罗巴来说，它将有助于发现生命中的化学物质、可能存在于表面的有机物质、稀薄的大气以及从内部涌出的物质。

果汁还将配备一个雷达系统来测量其地下海洋的深度。法属圭亚那

，阿里安5号从库鲁起飞信息地图:欧空局/阿丽亚娜航天公司

如果一切顺利，果汁将于2022年年中发射，比搭载阿丽亚娜5或阿丽亚娜64运载火箭的欧罗巴快艇还要快。到达木星需要7.5年。2029年，木星将飞越地球、金星和火星。

我们要去欧洲早在2022年，两项研究木星冰封卫星的任务就将启动，并将在2020年前抵达木星，对其进行仔细研究。这是寻找太阳系生命的最佳地点之一。我们离宇宙飞船的到来只有几年的时间了。它可能是多个轨道飞行器，甚至是一个着陆器这是太空探索中非常激动人心的时刻。