欧罗巴探测器:换火箭赴木星之旅
NASA价值50亿的木卫二快船在飞往木星的旅途颇为坎坷,它是如何通过更换火箭等最终达成目标的呢?
从换火箭到征服木星:NASA斥资50亿美元的木卫二快船如何一路过关斩将?
NASA最新的木星旗舰级任务原计划通过太空发射系统火箭(SLS)发射,但最终情况有变,至今仍在进行。
NASA的木卫二快船探测器在发射之路上困难重重,包括从NASA的SLS巨型火箭换到SpaceX的猎鹰重型火箭。
NASA的木卫二快船任务终于从弗罗里达州的肯尼迪航天中心(KSC)成功发射。预计在2030年抵达目的地后,它将对木星的海洋卫星木卫二展开探索——或许那将是太阳系中最有希望发现地外生命的地方。
然而,快船的发射之路异常崎岖,任务团队克服了许多挑战才迎来今天令人激动的时刻,包括火箭故障、电子设备失灵,以及自然灾害如米尔顿飓风等。
曾参与木卫二快船项目的康奈尔大学的博士生豪尔赫·科平·马萨内特 (Jorge Coppin-Massanet)在接受媒体采访时表示:“在发射前的几个月里,我们遇到了前所未有的挑战,但团队在克服它们时展示出了惊人的适应力和决心”
这项任务的挑战始于2019年,当时木卫二快船的组装地——NASA位于南加州的喷气推进实验室(JPL)人手不足。任务面临着预算超支的风险,尤其当时原计划发射使用的NASA自研的空间发射系统(SLS)火箭尚未准备就绪。即便火箭按时准备就绪,工程师也发现可能会使木卫二快船与SLS不兼容的一个核心问题:该快船最初的设计可能没办法承受火箭发射时产生的巨大力量。
2020年末,美国国会赋予木卫二快船更多的灵活性,允许任务团队改用SpaceX的猎鹰重型火箭(此前,国会曾指示NASA用SLS发射快船)。这一节省了一些成本,但也使前往木星的旅途延长了大约两年,因为猎鹰重型的推力不如SLS。木卫二快船预计再2030年4月抵达这颗气态巨星(木星)。
在今年早一点的时候,任务团队在快船的电子设备中发现了一个可能存在的关键缺陷:一组名为金属氧化物半导体场效应晶体管(简称“MOSFETS”)的特定组件未能通过部分辐射耐受测试,这些组件对控制航天器不同部件的开关至关重要。而在木星附近,辐射水平极高。
“木星的磁场及其产生的带电粒子非常剧烈且危险。”木卫二快船副项目科学家邦尼·布拉蒂在JPL告诉Space。“木星的超强磁场足足是地球磁场的20000倍”
晶体管问题源自NASA之外:制造MOSFETS的公司更改了制程,生产了一批不符合NASA预期标准的晶体管。快船团队直到问题没有办法挽回时才发现这样的一个问题,此时晶体管已经被封装在航天器的“保险库”中——这是一个厚重的金属外壳,用来保护敏感的电子设备。
幸运的是,这个保险库可保护这些晶体管抵御木星的辐射环境。进一步测试后,该团队确定这些晶体管依旧足够稳定,可支持任务实现其主要目标。
布拉蒂补充道:“小组成员们对所有电子设备及其电路进行了广泛的辐射抗干扰测试。在绕木星运行时,我们大部分时间会远离最强辐射区。”
木卫二快船绕木星的创新轨道大部分时间将避开最强的辐射热区,它将数次接近木卫二而非全程绕其运行。
即便这些技术问题得到解决,情况并没有变得轻松起来。在过去几周里,团队还遭遇了一场猛烈的飓风袭击弗罗里达。在“米尔顿”飓风来临之前,团队将保护木卫二快船使其免受强风暴的侵袭。
科平·马萨内特总结道:“为了能够更好的保证团队和快船在米尔顿飓风期间的安全所采取的应对措施非常出色。”
该团队现在已经做好了充分的准备,所以现在,期待木卫二快船能顺利航行,抵达目的地,揭开木卫二地下海洋的神秘面纱。
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