经过精心设计以抵御强烈辐射，朱诺号探测器今日发射前往木星

探索最后的边疆需要在相互竞争的工程需求之间进行微妙的平衡。为了探索从海沟到太阳的酷热大气层等不适宜居住的地方的奥秘，科学仪器必须坚固而又极其敏感——它们必须经受住环境考验，但又必须暴露在外，以便完成工作。平衡保护和故意暴露在外可能是一项重大挑战。今天早上发射的 NASA 航天器标志着在实现这一平衡方面迈出了新的一步。

看看探测器是如何建造的。
朱诺号将研究木星可怕的辐射带，可以说是有史以来最坚固的航天器之一，它配备了一个天体外壳，可以保护其核心和数据中心免受致命辐射的肆虐。它是最精密的航天器之一，所配备的仪器可以以前所未有的细节测量木星云下大气。

朱诺号的主要任务必须在太阳系最恶劣的环境之一中进行，除了太阳附近区域之外。它将成为未来在宇宙最危险的地方执行任务的宝贵试验台——它将解答有关木星和其他行星如何形成的重要问题。

工程师们设计了一个钛辐射室来保护航天器的控制装置，但它们只能为大多数传感器提供有限的保护，这些传感器必须由能够承受高辐射水平并消散电荷的特殊材料制成。朱诺号的微波辐射计是其最重要的仪器之一，也是决定航天器整体尺寸的天线，它与接收器分离，需要很长的射频线来传输数据。朱诺号首席研究员、西南研究所空间科学部主任斯科特·博尔顿说，这种分离与典型的航天器设计不同。

“传感器放在外面，很脆弱。它们有局部屏蔽，所以可以承受辐射，但仪器背后的大脑都与这个保险库紧密相连，”他说。“我们需要非常特殊的屏蔽电缆，必须提前铺设好，才能将传感器一直连接到大脑。”

在室外，电缆暴露在零下 220 华氏度的环境中；而在保险库内，温度将保持在 32 华氏度至 104 华氏度之间。

该保险库将确保朱诺号的接收器和电子设备接收的总电离剂量低于 6 kRad，这甚至比一些地球轨道仪器还要低。

所有这些都将通过超低功率电源实现。朱诺号是首个利用太阳能驱动的外行星探测任务，这意味着它必须依靠其巨大的 29 英尺长、9 英尺宽的太阳能电池阵列（每个太阳能电池阵列的大小与半挂车相当）产生的微弱能量维持运行。当朱诺号在轨道上时，Y 形系统始终面向太阳，将提供约 450 瓦的电力。

距太阳 4 亿英里的地方，阳光会变得更弱，但博尔顿说，工程师们认为，设计新的、最先进的太阳能电池阵比建造新的核能源更有效率。

为什么是木星？

所有这些精心的设计将帮助朱诺号前所未有地观察木星的云层之下——朱诺号因此得名，以罗马神话中朱庇特的妻子（也是姐妹）的名字命名，她能够观察朱庇特在自己周围拉起的云层之下的景象。

当朱诺号于 2016 年抵达这颗气态巨星时，它将绕木星两极飞行 33 圈，从北边接近，穿过辐射带，从南边离开。这条轨道将使朱诺号能够安全地研究这颗行星的深层大气、重力场、磁场和极地磁层。

其主要目标之一是寻找氧气，尽管科学家们一直难以找到氧气，但氧气在行星上应该很丰富。博尔顿说，氧气可能位于行星的条纹云层之下，在那里它被水束缚着。朱诺号的微波辐射计将研究行星的水丰度，这将为有关行星如何从尘埃云中凝聚而成的理论提供信息，尘埃云也形成了太阳和太阳系的其他部分。

正如朱诺号科学团队所说，我们星球的历史就存在于木星中。太阳系内的所有行星都可以容纳在第五颗行星中，然后是其他一些行星——其他气态巨行星、每颗小行星、彗星、卫星和行星。与地球和其他岩石世界不同，木星自诞生以来就没有改变过，因此它就像太阳系其他行星的时间胶囊，博尔顿说。

“我们知道木星一定非常重要，因为它是除太阳之外最大的一块。它一定是在很早的时候形成的，如果不是最先形成的，它一定决定了环境并建立了其他一切，”博尔顿说。

自 1610 年伽利略首次看到木星的卫星以来，木星就一直吸引着天文学家。科学家现在对木星有了足够的了解——部分是通过先驱者号、旅行者号和卡西尼号探测器的飞越，以及以伽利略先生命名的探测器的长期停留——但仍有许多问题尚未解决。伽利略号探测器于 1995 年至 2003 年访问了木星系统，它深入木星大气层以探测其内容，发现的水量远低于科学家的预期。许多研究人员现在认为，它看到的是一个特别干燥的浅层区域；朱诺号的设计目的是通过深入更深的大气层（约 375 英里）来寻找水。

博尔顿说，其他测量将确定木星的中心是否由重元素组成，或者整个木星是否由气体组成。如果木星有一个岩石核心，这意味着它是在岩石围绕太阳凝固之后形成的；如果木星的核心全部由气体组成，这可能意味着这颗行星是在太阳形成之后形成的。科学家还将通过研究木星内部深处旋转的金属氢，了解木星强大磁场（所有行星中最强）的成因。

当朱诺号抵达木星时，它将以每小时 134,000 英里的速度在太空中疾驰，这是有史以来最快的航天器之一。博尔顿说，朱诺号的侧手翻运动使其在这种速度下更容易控制。在绕行 ​​33 圈后，朱诺号将坠入木星大气层，进行测量，直到它像一颗流星一样在浓密而翻滚的云层中燃烧殆尽。

“我们不能通过观察我们自己来了解我们最早的历史，”博尔顿说。“我们试图做的是发现行星的配方。方法就是从获取成分列表开始，这就是木星对我们代表的东西。”