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歐羅巴快船：美國宇航局新天體生物學任務指南，歐羅歐羅旨在探索木星的巴快巴衛星歐羅巴

美國宇航局的歐羅巴快船任務將尋求表征歐羅巴內部的海洋。(Image credit: NASA/JPL-Caltech)
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科學家稱，物學衛星歐羅巴是任務由意大利天文學家伽利略·伽利雷于1610年發現的，是指南旨探太陽系中最有希望尋找地球以外生命的地方之一。
歐羅巴快船什么時候下水？索木
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2025年2月27日，國宇歐羅巴快船將從這顆紅色星球獲得一個引力輔助，竊取火星的一些動量，將其甩回地球。美國宇航局的歐羅巴快船任務頁面解釋說，2026年12月1日，飛船將獲得地球引力的幫助，并被高速拋向木星。軌道科學家稱之為火星-地球重力輔助(MEGA)軌道。
木衛二快船什么時候到達木星？
歐羅巴快船將于2030年4月11日抵達木星，屆時它將進入一個圍繞這顆氣態巨行星的漫長環形軌道，科學家在發表在《制導、控制和動力學雜志》上的一篇論文中解釋道。根據科羅拉多大學博爾德分校大氣和空間物理實驗室的溫州包夜空姐預約（電話微信189-4469-7302）提供頂級外圍女上門，伴游，空姐，網紅，明星，車模等優質資源，可滿足你的一切要求說法，該航天器將花費一年時間調整其圍繞木星的軌道，微調其軌道，使其足夠接近木衛二，以進行近50次近距離飛越中的第一次。
因為輻射的危險，歐羅巴快船將環繞木星而不是歐羅巴。木星有幾十顆衛星；四顆最大的衛星被稱為伽利略衛星。按照它們與木星的距離排列，它們是火山木衛一(它如此接近，以至于被木星巨大的引力所拉伸和擠壓)、木衛二、木衛三和木衛四。美國宇航局解釋說，作為木星之外的第二個大衛星，木衛二位于木星磁氣圈的深處，這是由木星強大的磁場產生的巨大磁封套。帶電粒子以等離子體的形式在磁氣圈中穿梭，如果飛船停留在磁氣圈深處，其能量足以燒毀飛船的電子設備。
因此，歐羅巴快船，就像美國宇航局之前的朱諾任務一樣，將采用橢圓形軌道，使其遠離木星和大部分軌道的輻射，然后一次又一次地靠近歐羅巴，然后返回。這將允許航天器每次飛越月球的不同部分，以調查整個表面。
歐羅巴快船為什么要去木星附近？
歐羅巴快船：美國宇航局新天體生物學任務指南，旨在探索木星的衛星歐羅巴

藝術家的插圖顯示了木星衛星歐羅巴的內部可能是什么樣子。(Image credit: NASA/JPL-Caltech/Michael Carroll)
美國宇航局正在派遣一艘宇宙飛船調查木衛二，因為它是太陽系中最有希望尋找外星生命的地方之一。幾項任務——包括先鋒10號和11號，旅行者1號和2號，伽利略號，朱諾號，卡西尼號和新視野號——收集了強有力的證據，表明木衛二內部包含一個巨大的海洋，根據美國宇航局的估計，在一個厚2至20英里(3至30公里)的冰殼下。
天體生物學家想知道哪里有水，哪里就有生命。歐羅巴快船將至少近距離飛越木星衛星45次。從飛船在木衛二表面上方的有利位置，木衛二快船應該能夠發現木衛二海洋中的條件是否適合我們所知的生命。
專家解答的歐羅巴快船常見問題
我們向在加州噴氣推進實驗室研究木衛二快船的NASA博士后研究員馬歇爾·斯蒂辛斯基(Marshall Styczinski)詢問了一些關于這次任務的常見問題。
馬歇爾·斯蒂辛斯基美國宇航局博士后研究員
Marshall Styczinski是美國宇航局的博士后研究員，在加州噴氣推進實驗室研究木衛二快船。
為什么木衛二對行星科學如此重要？
我們有強有力的證據證明那里有液態水海洋！所有已知的生命都需要水，海洋中的條件可以告訴我們很多關于木衛二的歷史，以及為什么它看起來是這樣，從里到外。更好的是，木衛二的海洋很可能與多巖石的海底接觸。這意味著我們預計化學反應會產生熱液噴口，就像在地球的海洋中一樣。熱液噴口支撐著地球上欣欣向榮的生態系統，所以它們可能在歐羅巴上做著同樣的事情。
木星的強烈輻射也會在表面產生氧化劑。微生物需要氧化劑，就像地球上的火需要燃料和氧氣來維持燃燒一樣。除了熱液噴口產生的氣體，歐羅巴的海洋中可能還有生命開始、生長和生存所需的一切。了解這些活動在木衛二內如何進行以及在何處進行，將有助于我們確定木衛二內是否存在生命，以及我們如何將同樣的技術應用于其他衛星和行星。
木衛二快船將尋找什么可居住的跡象？
這么多東西！歐羅巴快船上的所有調查都是為了更好地了解歐羅巴，包括海洋是否適合居住。其他地方，比如冰殼的融化部分，也可能適合居住，如果我們能找到它們，我們也會研究它們。我的專長是磁場和地球物理學，所以我會說。
我們可以通過結合重力場、磁場和冰穿透雷達的測量來限制海洋的特性。重力幫助我們計算出海底有多深，磁場與溶解在水中的鹽的數量和類型有關，雷達可以在飛越時告訴我們冰殼的厚度。
我們需要其他儀器的測量結果來更好地了解海洋中可能存在哪種鹽。當我們把所有的東西放在一起，我們可以推斷出海洋存在的壓力、溫度和含鹽量。然后，與類似的地球環境進行比較，讓我們了解海洋的可居住性。透過20英里(32公里)厚的冰層向下窺視海洋需要做很多事情！
我們認為歐羅巴的海洋有多深？
我們從伽利略號上獲得的測量數據給出了海洋深度和其上冰殼厚度的一個相當大的范圍。大多數估計海洋深度在31到93英里(50到150公里)之間，冰殼厚度在3到25英里(5到40公里)之間。這些估計來自對木衛二的重力場、磁場和表面狀況的解釋。一些表面特征——如溫度、隕石坑形狀和地形類型——將冰殼的厚度限制在一定范圍內。冰殼如何隨時間變化的地球物理模型對于解釋測量結果也很重要。
太空船在木星會受到多少輻射？
我們有一個指南，說明歐羅巴快船能夠承受多少輻射，并仍能正常工作。宇宙飛船對輻射的反應與人類不同，所以這些數字有點難以聯系起來。在目前的任務計劃中，我們預計在不到50次的飛越中接收大約3兆拉德(Mrad)。Europa Clipper設計有抗輻射組件，為強輻射做好了充分準備。這項任務是圍繞木星的橢圓形軌道設計的，這使我們有足夠的時間在遠離行星的低輻射環境中發回我們在接近木衛二時收集的數據。
基于我有史以來最喜歡的圖表之一XKCD輻射圖——和我對航天器將經歷的輻射類型的估計，在每次飛越中，木衛二快船將承受大約6到10倍于人類的致命劑量。不過，這種輻射量對飛船來說并不是什么大問題，因為它在計算方面有很多冗余設計，并且由堅固的部件制成。在這個項目上，我們有很多優秀的工程師，他們有針對這些環境進行設計的經驗！
關于歐羅巴快船的一切
歐羅巴快船將是美國宇航局向另一個行星系統發射的最大的航天器。歐羅巴快船的大部分尺寸來自其太陽能電池板陣列，當部署時，將跨越100英尺(30米)——比一個網球場長。因為木星離太陽的距離，它必須這么大；這顆巨大的行星離太陽的距離是地球的五倍，那里的太陽光線比照亮我們星球的光線弱25倍，所以需要更多的面積來收集足夠的陽光為航天器提供動力。沒有太陽能電池板，飛船的大部分高度為16英尺(5米)。歐羅巴快船的“干質量”——即不包括燃料的質量——為7145磅(3241千克)。根據美國宇航局的說法，發射時，它的油箱裝滿了推進器燃料，歐羅巴快船將大約13，000磅(6，000公斤)。
為了抵御木星和木衛二附近環境的有害輻射，飛船的電子設備被封裝在一個0.3英寸厚(9毫米)的鋁壁裝甲“拱頂”內，類似于美國宇航局朱諾飛船上輻射拱頂的設計。
歐羅巴快船儀器
歐羅巴快船上的許多科學儀器將被用來徹底描述這顆冰冷的衛星。
木衛二成像系統(EIS，發音為“ice”)包括廣角和窄角800萬像素相機，將對木衛二表面的90%進行成像，分辨率至少為每像素330英尺(100米)。美國宇航局表示，在最近的飛越中，當航天器到達距離月球16英里(25公里)以內時，圖像分辨率將高達每像素1.5英尺(0.5米)。
木衛二熱輻射成像系統(E-THEMIS)將在紅外光下觀察木衛二的表面，尋找可能表明更接近表面的液態水存在的更溫暖的區域。
木衛二的測繪成像光譜儀(MISE)將把木衛二表面反射的光分成光譜。光譜中的任何暗線或亮線都會暴露出某些分子的存在，如對生命至關重要的有機分子，以及各種冰和鹽，它們可以給出地下海洋組成的一些指示。
歐羅巴紫外攝譜儀(歐羅巴-UVS)也將把來自歐羅巴表面的光分解成其成分波長——在這種情況下，是紫外光——再次在光譜中尋找發射線和吸收線，這將揭示表面冰的分子組成。該儀器還將尋找通過地表噴口噴出的水蒸氣羽流；這些噴流先前已經被哈勃太空望遠鏡探測到。
木衛二高高噴射在表面上方的水羽流也將由行星探索/木衛二質譜儀(MASPEX)進行研究，該質譜儀將在航天器飛過羽流時從羽流中收集氣體。MASPEX將分析這些氣體，尋找可能構成生命的有機分子，或可能作為微生物生命食物來源的分子。
表面塵埃質量分析儀(SUDA)也將研究來自木衛二的物質——在這種情況下，分子通過微隕石的持續轟擊從表面爆炸。根據美國國家航空航天局的說法，微小的撞擊分散在冰冷的表面，以至于在任何時候，都有大約1100磅(500公斤)的表面物質漂浮在木衛二脆弱的“大氣層”中，稱為外逸層。研究這些微小的冰和塵埃顆粒給了木衛二Clipper一種無需著陸直接評估表面物質的方法。
歐羅巴評估和探測雷達:海洋到近地表(REASON)是一種穿透冰的雷達，它將觀察歐羅巴表面以下，搜索來自下面海洋的雷達回波，或冰殼中的液態水袋，以確定殼的厚度和海洋的深度，并根據雷達反射提供一些關于冰殼結構的線索。
Europa Clipper磁力計(ECM)也將能夠通過研究木星巨大的磁氣圈在Europa鹽海洋中誘導的磁場，確定海洋深度和鹽度以及冰殼厚度的細節。當木星繞其軸旋轉時，磁氣圈也在旋轉，磁氣圈的時間變化會影響木衛二的感應磁場。通過探測這些變化，ECM小組希望了解一些關于磁場產生的海洋的情況。
同樣，用于磁探測的等離子體儀器(PIMS)將研究木衛二如何與木星的磁層和其中包含的等離子體(帶電氣體)相互作用。PIMS將尋找歐羅巴磁場扭曲磁層的地方，從而揭示更多關于海洋深度、電導率和冰殼厚度的信息。(歐羅巴的磁場會因海洋深度不同而表現不同。)
除了這些儀器，歐羅巴快船將攜帶重力/無線電科學實驗。使用地球和歐羅巴快船上的無線電天線，科學家將能夠測量歐羅巴的重力場。他們將通過測量當木衛二在其橢圓軌道上靠近木星時，而不是遠離木星時，木星的引力如何拉動和拉伸木衛二的形狀來實現這一點。木衛二經歷的潮汐力略微改變了衛星的形狀，使其更加扁圓，同時也改變了木衛二重力場的形狀。通過測量無線電信號在穿過這種變化的重力場時如何受到影響，科學家將更好地了解木衛二內部的彎曲程度。它彎曲得越厲害，海洋就越深，冰殼就越薄。
歐羅巴快船會發現生命嗎？
簡而言之，答案是否定的。歐羅巴快船任務的首要目標是確定歐羅巴海洋的可居住性。為了查明它是否真的有人居住，需要在表面著陸，鉆透冰殼，進入海洋。
木衛二快船任務的科學目標是什么？
歐羅巴快船：美國宇航局新天體生物學任務指南，旨在探索木星的衛星歐羅巴

利用這張美國宇航局的信息圖，更詳細地探索木星的冰衛星歐羅巴。(Image credit: NASA/Jet Propulsion Laboratory-Caltech)
歐羅巴快船有三個科學目標:確定冰殼的厚度，了解海洋與表面的相互作用；分析海洋的成分，以確定它是否真的有形成和維持生命的成分；并繪制木衛二的地質圖，尋找近期構造活動的跡象，重新浮出水面或水蒸氣羽狀物可能正在排放的區域，這可以告訴我們更多關于海洋深度的信息。
行星科學家認為，歐羅巴的海洋水量可能是地球所有海洋水量總和的兩倍。他們還認為，在木衛二巖石核心和海底之間的界面上，可能存在熱液噴口，作為潛在微生物生命的能源。
木衛二無空氣的表面很冷，正午時分赤道溫度約為零下225華氏度(零下143攝氏度)，盡管海洋溫度較高，但其中的鹽起到了防凍劑的作用。但是木衛二被認為已經保持了40多億年的地質穩定性，所以盡管條件寒冷，那里的任何潛在生命都有足夠的時間發展和進化。

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