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近日，歐空局的木星冰月探測器升空，將在多年後重點觀測木星及其3顆冰冷的衛星。這次任務將借助新技術、新規劃，關(guan) 注外星生命等多個(ge) 重點目標，堪稱是滿足人類好奇心的又一個(ge) 深空例證。未來，人類有望借此發展出更強大的航天運載工具和更出色的探測手段。

阿裏安-5大型火箭發射木星冰月探測器（圖源：歐空局）

事實上，深空探測始終是重要的航天科研方向，尤其是探索太陽係內(nei) 最大的行星木星，它的質量是太陽係中其他行星總和的兩(liang) 倍多。木星是人類發現的首顆氣態巨行星，主要由液態和氣態氫組成，沒有固體(ti) 表麵。

不過，深空探測受限於(yu) 火箭發射能力，很難直接賦予探測器足夠的初始速度。在人類掌握行星引力助推技術後，飛掠的探測器可以不斷加速，最終達到理論上能夠逃逸太陽係的速度，為(wei) 探訪木星提供了可能。

20世紀70年代，美國多個(ge) 探測器飛掠木星，初步揭開了木星的神秘“麵紗”，尤其是近距離觀測木星大氣中的大紅斑。後來，不少深空探測器把木星作為(wei) 漫長旅途的重要“中轉站”。

人類首次係統性研究木星，則是伽利略號探測器。雖然高增益天線出現故障，導致其與(yu) 地球通信能力大幅下降，但伽利略號探測器還是在1995～2003年間實現了環繞木星34圈的壯舉(ju) ，深入研究了木星及其衛星係統的構造、磁場、大氣等。它通過對磁性極點不斷移動觀測，初步形成了“木星衛星表麵冰層下存在巨大海洋”的結論，也就是所謂的“冰月”，又進一步推動了木星冰月探測計劃。

探測木星衛星的前提是對木星有充分了解。為(wei) 此，美國的朱諾號探測器在2011年“先行一步”，2016年進入環繞木星軌道，全方位研究木星，重點是確定木星各種氣體(ti) 的比例、質量、引力場和磁場等細節。

木星冰月探測器和美國計劃在2024年發射的“歐羅巴快船”，都將研究木星的各個(ge) 冰月。歐空局的重點目標是木衛三甘尼米德，探測器還會(hui) 反複飛掠木衛二和木衛四卡利斯托，尋找有機分子存在的痕跡。美國宇航局則會(hui) 重點探索木衛二歐羅巴。

兩(liang) 者的任務都與(yu) 科學家關(guan) 心的“木星生命”假設息息相關(guan) 。

木衛二因科幻作品而廣為(wei) 人知，它雖然比月球還小，但在15～25公裏厚的冰層下可能存在深達150公裏的巨大海洋，水資源含量有望大幅超過地球。而木衛二表麵奇特的紅棕色裂縫和斑點圖案被認為(wei) 很可能是硫化物和礦物鹽。此前，伽利略號、朱諾號探測器都證實了木衛二內(nei) 部存在地質活動，不斷加熱海洋和冰層。

木星冰月探測器示意圖（圖源：歐空局）

這些發現意味著什麽(me) 呢？眾(zhong) 所周知，孕育地球生命需三大前提：液態水、可形成有機物的元素、能量。這些條件在木星的冰月上都可能滿足，那就不排除能孕育出適應極端環境的微生物。

那麽(me) 歐空局為(wei) 何決(jue) 定主要探測木衛三呢？一方麵，木衛三的水資源含量很可能遠遠超過木衛二。另一方麵，木衛三確實非常特殊。

木衛三既是太陽係中最大的衛星，也是已知的唯一擁有磁圈的衛星，存在稀薄的含氧大氣層，疑似有電離層。它的內(nei) 部結構相當複雜：也許存在含鐵的流動內(nei) 核，激發磁場，還有大量冰層和海洋，覆蓋全球。科學家無論如何也不能抗拒這種神秘誘惑。

因此，木星冰月探測任務提出了新需求，促進了研發工作，核心科研載荷都圍繞著木衛三設計：穿透雷達可穿越數公裏厚的冰層，探索冰層結構和水的痕跡；激光高度計可探測潮汐形變和地貌，揭示木衛三內(nei) 部活動；多種儀(yi) 器將詳細研究木衛三的重力場、磁場和電離層，係統性建立“檔案”。

不過，對於(yu) 遙遠的行星探測任務來說，能源供應是大問題。在木星附近，太陽的能量密度驟降到地球附近的約4%。木星冰月探測器傳(chuan) 承“前輩”的寶貴經驗，將挑戰利用微弱的太陽能維持科學儀(yi) 器工作，有機會(hui) 成為(wei) 利用太陽能工作距離最遠的航天器。

探訪木星係還要麵對一個(ge) 巨大的挑戰，那就是距離。地球與(yu) 木星的距離最近時也有近6億(yi) 公裏。受限於(yu) 火箭性能，木星冰月探測器必須反複依靠金星和地球的引力助推，耗時長達7年，預計2030年左右抵達木星附近，那麽(me) 真正執行研究任務的時間僅(jin) 有3年。“歐羅巴快船”原計劃由SLS重型火箭發射，不借助引力助推，1～2年內(nei) 抵達木星軌道。不過，由於(yu) 成本和排期問題，“歐羅巴快船”改用獵鷹重型火箭和行星助推結合的方案。

不難看出，對於(yu) 更遙遠的行星探測任務，火箭運載能力仍是瓶頸。展望未來，人類的好奇心與(yu) 苛刻的任務要求都會(hui) 刺激火箭運載能力再度提升，助推人類向星辰大海更進一步。（作者：毛新願）

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