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回顧:為啥人類探測器登陸月球不登陸木星?不是不願而是真做不到

2024-06-26科學

綜述

木星,其體積和質素遠超地球數倍,重力更是地球的數十倍。 七十多顆衛星環繞其周,其中四顆伽利略衛星家喻戶曉,此外,一圈薄薄的環由塵埃和碎片構成。其大氣層為一片彩色雲海,狂風肆虐,氣旋紛呈,尤以大紅斑最為著名。

人類對木星的探索可追溯至17世紀,當時首次觀測到了它的四顆衛星,這一發現標誌著人類對太陽系其他天體的認知開始拓展。

自此,人類對木星的探索熱情不減。 隨著科技的進步,先後發射了一系列探測器 ,如先鋒、航海家、伽利略等,它們在木星軌域上或其周邊進行了長時間的觀測,逐漸揭示了木星的一些神秘面紗。

但是,盡管我們對它進行了很多間接的研究, 卻從未真正地接觸過它的表面。 這背後有什麽原因嗎?

木星的大氣層

木星的大氣層構成了其內部結構的外圍包裹物。主要由氫和氦組成, 占據大氣層的絕大部份,而少量的甲烷、水和胺基等成分則占據不到1%的比例。

這些成分在不同的高度和溫度下形成不同的雲層,賦予木星大氣層豐富的色彩。

木星的大氣層可分為四個主要層次: 外層、對流層、平流層和熱層。

外層是我們能夠觀測到的木星表面,主要由雲層構成,雲層的外形取決於其成分和溫度。

對流層是木星大氣層中最厚的一層,約200公裏厚,氣體在溫度和壓力的影響下上下運動,形成了木星的風暴和氣旋。

平流層是最穩定的一層,約1000公裏厚,氣體在溫度和壓力的影響下水平運動,形成了木星的風帶和大紅斑。

熱層是最熱的一層,約 5000公裏厚 ,受到太陽和木星磁場的影響而加熱,產生了木星的極光和電離層。

木星的大氣層環境極為惡劣,對探測器的工作和生存構成了巨大威脅。溫度從外層的-150°C到熱層的2000°C不等,變化導致氣體狀態和密度的變化,影響著探測器的正常工作。

壓力從外層的1個大氣壓到對流層暴漲到1000個大氣壓 ,這種劇烈的變化可能會傷害到機械結構。

風速從也在100公裏/小時到600公裏/小時間劇烈變化,在這種條件下很難進行精確地飛行。輻射最高能到1000毫拉德/小時, 這會讓空氣都收到電離效應影響 ,也會幹擾到探測器的工作。

探測器的研發

為了深入探索和研究木星的各種特性,按功能分類可分為軌域探測器、飛越探測器和大氣探測器。

  • 軌域探測器, 如朱諾號 能夠進入木星軌域並長期觀測;

  • 飛越探測器, 如先鋒、航海家、卡西尼等,可以靠近木星並執行一次或多次飛越任務;

  • 大氣探測器, 如伽利略號的大氣探測器,可進入木星大氣層開展探測任務。

  • 這些探測器的任務十分多樣且重要,涵蓋了研究木星內部結構的特點;探測木星衛星的特征和可能存在的生命跡象;分析木星磁場以及其他科學目標和問題。

    以往的探測器取得了令人驚嘆的成就,揭示了木星的一些神秘之處。這些成包括發現了木星環,使得木星成為除了土星外又一個擁有環的行星; 觀測到了木星極光 ;錄制了木星的聲音,揭示了其特有的聲波現象。

    然而,每次探測也都要面臨很多的困難。例如因為受到木星重力的影響,探測器需要消耗大量燃料才能進入軌域; 木星距離地球遙遠,通訊需要花費很長時間 ,影響了探測器的控制和數據傳輸;以及木星濃厚的大氣層,限制了探測器的穿透深度。

    木星的登陸

    登陸木星是人類對這顆神秘行星進行探索的最終目標,但是以目前的情報來看這件事根本不可能實作。

    木星缺乏固體表面, 其內部結構復雜,由不同物質組成。 這意味著登陸這顆星球必須采取不同於月球的表面著陸方式。

    登陸木星需要穿越其大氣層,抵達內部結構, 並找到一種方式在內部結構上漂浮的方式。 目前,我們的航天科技尚未向著這樣的登陸方式進行發展,所以能否實作這個目標完全是未知的。

    木星的惡劣環境、強大的重力以及遙遠的距離等因素都增加了登陸的復雜性。探測器需要具備高度穩定性和強大的抗壓能力才能完成這項任務,這從技術角度還有開銷角度來說都是個問題。

    不過,由於木星是一個極具吸重力的行星,如果能實地勘探去搞清楚這顆星球的結構, 對於人類來說也是重大的突破。

    結語

    雖然以我們目前的科技水平來說,探測木星還很困難,但這並不意味著人類對木星的探索就此停止,相反,人類對木星的探索還在繼續。

    隨著科技的不斷發展和科學研究的不斷深入,我們有望克服這些問題,並實作真正登陸這顆星球。這將是人類對太陽系的探索的又一個重大的突破,它將為我們揭開木星的更多的奧秘,也將為我們提供更多的知識。