科技日曆丨「伽利略號」抵達木星 成為第一個環繞木星飛行的太空器

　　1995年12月7日，伽利略號無人飛船抵達木星，成為第一個對木星及其衛星進行長時間觀測的太空器。

　　伽利略號無人飛船以義大利天文學家伽利略的名字命名，由一個軌道飛行器和一個進入探測器組成。它於1989年10月18日由亞特蘭蒂斯號太空飛機送入地球軌道。在金星和地球的引力協助下抵達木星，成為第一個環繞木星飛行的太空器。

　　伽利略號發射了第一個進入木星的探測器，直接測量它的大氣。盡管存在嚴重的天線問題，伽利略號還是做到了第一次小行星飛掠，即951 Gaspra，並在243 Ida附近發現了第一個小行星衛星Dactyl。1994年，伽利略觀測到蘇梅克-列維9號彗星與木星的碰撞。

　　圍繞著太陽系中最大的行星運轉了八年之後，伽利略號向地球傳回了一系列的發現。它在三顆衛星——歐羅巴、木衛三和木衛四——的表面下發現了鹽水的證據，並在火山噴發到大氣中時，接近了著名的木衛一(木星最明亮的四顆衛星之一，400年前由伽利略最先發現)。

　　2003年9月21日，當伽利略號幾乎耗盡燃料時，NASA故意讓這艘宇宙飛船以自殺式一頭紮進木星。NASA說，這種犧牲是保護木衛二所必需的，因為木衛二的地下可能有生命存在。

　　圖片來源：NASA

　　伽利略的遺產

　　由於成像技術的進步，從地球上研究木星比以往任何時候都要容易，這使得業餘天文學家更容易觀察木星的天氣和周期性的彗星影響。有伽利略號的數據，幫助專業天文學家收集氣體巨星在幾年或幾十年內如何變化的數據。

　　盡管如此，關於木星的許多謎團仍然存在——即使NASA在2016年帶著「朱諾號」任務重返木星。一些任務正在考慮在21世紀30年代對木星的冰衛星，如NASA的Europa Clipper和歐洲太空局的木星冰衛星探測器(JUICE)。關於木星的公開問題包括木星水資源豐富程度、風暴的深度如何、木星的磁場從何而來。

　　目前還不清楚太陽系是否與其他太陽系具有相同的「生命史」特徵。例如，一些木星大小的太陽系外行星非常接近它們的母恒星，因此被稱為「熱木星」。這些行星有可能遷移了，但其過程卻鮮為人知。

　　木星的情況

　　在伽利略號發射之前的幾十年里，木星一直是NASA關注的目標。此前已經有四艘宇宙飛船飛過這顆巨大的行星——先驅者10號和先驅者11號，旅行者1號和旅行者2號。

　　1973年，當先驅者10號經過木星時，發現木星的輻射遠遠低於科學家的預期。這使得到木星的長期任務變得更加可行，因為飛船不需要那麼厚的防護(這使得發射更加昂貴)。

　　NASA對木星任務的想法很感興趣，但這個想法經歷了多年的預算討論和管理變化，以及國會上的爭論。

　　到1977年，NASA在預算中提出了一個「木星軌道探測器」的計劃，但這個想法被負責該機構的國會撥款委員會否決了。在科學界進行了大規模的遊說之後，這一決定被推翻，國會於當年晚些時候批准了該項目。

　　又過了12年，伽利略號才得以發射升空。政府的資金不斷威脅著這項任務，甚至威脅著NASA正在建造的噴氣推進實驗室。關於伽利略計劃的運載火箭也引起了爭論。然後，就在探測器準備執行太空飛機任務時，「挑戰者」號在1986年發生爆炸，導致7名太空人喪生，使太空飛機停飛兩年。

　　以天文學家伽利略命名的宇宙飛船於1989年10月18日從亞特蘭蒂斯號太空飛機的有效載荷艙發射升空。為了節省燃料，金星和地球分別對探測器進行了一次和兩次加速，目標是在1995年到達木星。

　　解決太空問題

　　對人類和宇宙飛船來說，長時間執行任務可能是一場馬拉松。當飛船上的組件發生故障時，地面上的人就得想辦法讓它們起死回生。

　　伽利略號最嚴重的故障是一個高增益天線未能打開——威脅到傳回地球的數據傳輸——和一個數據磁帶錄音機在最後接近木星時暫時卡住。

　　這個形狀有點像雨傘的黏性天線在發射後的近兩年里一直堆放在飛船上。NASA認為，當伽利略號在金星的引力作用下離太陽更近時，釋放它可能會有風險。

　　1991年4月11日，地面控制人員向伽利略號發出命令，要求展開天線。發動機以比預期更高的功率運行了8分鐘，這表明可能存在問題。隨後，該太空器未能向地球發送天線已經打開的信號。

　　一項故障分析確定天線的一些支撐架卡住了。從快速旋轉太空器到將天線暴露在陽光下，地面團隊什麼都做了，但運氣不佳。

　　為了解決這個問題，他們想出了壓縮數據的方法，這樣伽利略號就可以向地球發回更多的信息，這拯救了陷於癱瘓中的任務。

　　NASA現在依靠伽利略號上的數據記錄器和低增益傳輸天線將信息帶回地球。直到1995年10月11日，當宇宙飛船最終接近木星時，錄音機在倒帶的時候卡住了15個小時。

　　幸運的是，NASA找到了一個變通方案，幾周後就可以恢復工作了。然而，在接下來的幾年里，錄音機壞了，需要更大力度的修理。

　　Michael Meltzer在NASA出版的《木星任務:伽利略項目的歷史》一書中寫道:「伽利略任務令人難忘的成就之一是其工作人員在解決嚴重的技術問題上不斷取得成功。」

　　在每一個實例中，該團隊都解決了可能導致任務結束的問題，並找到了保持太空器運行和工作的巧妙方法。

　　進入木星

　　伽利略號的第一個科學目標是蘇梅克-列維9號彗星。木星的引力將彗星拉向木星，並將其粉碎成20多塊碎片。當碎片在1994年7月撞擊木星時，整個天文學界都熱切地關注著。當時伽利略號正在前往木星的途中，拍下了一些照片。

　　伽利略號在前往木星的途中遭遇了「星際沙塵暴」，可能來自木星系統內部的粒子。在某一時刻，伽利略號每天追蹤到2萬個塵埃粒子，而正常情況下只能每三天追蹤到一個。

　　1995年7月，伽利略號還在木星上飛行，12月，它發射了一個探測器撞擊木星的大氣層。當探測器完成降落時，NASA對它所測量到的氦的含量——只有預期的一半——以及探測器所飛行區域的乾燥程度感到驚訝。

　　NASA在1996年1月的一份新聞稿中寫道:「這些初步發現鼓勵科學家們重新思考他們關於木星形成和行星演化過程性質的理論。」

　　行星、衛星和小行星科學

　　伽利略號於1995年12月7日抵達木星，開始了圍繞木星及其衛星運轉的歲月。

　　在早期，伽利略仔細觀察木星微弱的光環，以找出它們是如何形成的。來自宇宙飛船的數據確定，流星體撞擊木星周圍的小衛星，將塵埃送到木星周圍。隨著時間的推移，塵埃合併成年輪。

　　雖然伽利略號經常被稱為前往木星的任務，但它也對木星最大的衛星進行了廣泛的觀察。

　　它發現了木衛二表面下有液態水存在的證據，引發了人們對木衛二表面下可能存在某種生命的疑問。通過觀測木衛一的火山，伽利略號的數據顯示，衛星上的火山活動可能比地球上多100倍。在伽尼米德(Ganymede)，伽利略發現了第一個環繞衛星的磁場。

　　伽利略甚至有了一些新的發現。當拍攝小行星Ida的照片時，它發現有一個更小的物體環繞著它。這顆後來被命名為Dactyl的衛星是第一顆被確認的小行星衛星。

　　到2003年，由於與輻射問題和其他機械問題作鬥爭，伽利略號老化得越來越嚴重，再加上燃料不足，NASA選擇將伽利略號直接送入木星，而不是將其留在軌道上，以防止飛船意外撞向木衛二，破壞那里可能存在的生命。

　　2003年9月21日，伽利略號在木星大氣層中解體。

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