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回顾:为啥人类探测器登陆月球不登陆木星?不是不愿而是真做不到

2024-06-26科学

综述

木星,其体积和质量远超地球数倍,引力更是地球的数十倍。 七十多颗卫星环绕其周,其中四颗伽利略卫星家喻户晓,此外,一圈薄薄的环由尘埃和碎片构成。其大气层为一片彩色云海,狂风肆虐,气旋纷呈,尤以大红斑最为著名。

人类对木星的探索可追溯至17世纪,当时首次观测到了它的四颗卫星,这一发现标志着人类对太阳系其他天体的认知开始拓展。

自此,人类对木星的探索热情不减。 随着科技的进步,先后发射了一系列探测器 ,如先驱者、航海家、伽利略等,它们在木星轨道上或其周边进行了长时间的观测,逐渐揭示了木星的一些神秘面纱。

但是,尽管我们对它进行了很多间接的研究, 却从未真正地接触过它的表面。 这背后有什么原因吗?

木星的大气层

木星的大气层构成了其内部结构的外围包裹物。主要由氢和氦组成, 占据大气层的绝大部分,而少量的甲烷、水和氨基等成分则占据不到1%的比例。

这些成分在不同的高度和温度下形成不同的云层,赋予木星大气层丰富的色彩。

木星的大气层可分为四个主要层次: 外层、对流层、平流层和热层。

外层是我们能够观测到的木星表面,主要由云层构成,云层的外形取决于其成分和温度。

对流层是木星大气层中最厚的一层,约200公里厚,气体在温度和压力的影响下上下运动,形成了木星的风暴和气旋。

平流层是最稳定的一层,约1000公里厚,气体在温度和压力的影响下水平运动,形成了木星的风带和大红斑。

热层是最热的一层,约 5000公里厚 ,受到太阳和木星磁场的影响而加热,产生了木星的极光和电离层。

木星的大气层环境极为恶劣,对探测器的工作和生存构成了巨大威胁。温度从外层的-150°C到热层的2000°C不等,变化导致气体状态和密度的变化,影响着探测器的正常工作。

压力从外层的1个大气压到对流层暴涨到1000个大气压 ,这种剧烈的变化可能会伤害到机械结构。

风速从也在100公里/小时到600公里/小时间剧烈变化,在这种条件下很难进行精确地飞行。辐射最高能到1000毫拉德/小时, 这会让空气都收到电离效应影响 ,也会干扰到探测器的工作。

探测器的研发

为了深入探索和研究木星的各种特性,按功能分类可分为轨道探测器、飞越探测器和大气探测器。

  • 轨道探测器, 如朱诺号 能够进入木星轨道并长期观测;

  • 飞越探测器, 如先驱者、航海家、卡西尼等,可以靠近木星并执行一次或多次飞越任务;

  • 大气探测器, 如伽利略号的大气探测器,可进入木星大气层开展探测任务。

  • 这些探测器的任务十分多样且重要,涵盖了研究木星内部结构的特点;探测木星卫星的特征和可能存在的生命迹象;分析木星磁场以及其他科学目标和问题。

    以往的探测器取得了令人惊叹的成就,揭示了木星的一些神秘之处。这些成包括发现了木星环,使得木星成为除了土星外又一个拥有环的行星; 观测到了木星极光 ;录制了木星的声音,揭示了其特有的声波现象。

    然而,每次探测也都要面临很多的困难。例如因为受到木星引力的影响,探测器需要消耗大量燃料才能进入轨道; 木星距离地球遥远,通信需要花费很长时间 ,影响了探测器的控制和数据传输;以及木星浓厚的大气层,限制了探测器的穿透深度。

    木星的登陆

    登陆木星是人类对这颗神秘行星进行探索的最终目标,但是以目前的情报来看这件事根本不可能实现。

    木星缺乏固体表面, 其内部结构复杂,由不同物质组成。 这意味着登陆这颗星球必须采取不同于月球的表面着陆方式。

    登陆木星需要穿越其大气层,抵达内部结构, 并找到一种方式在内部结构上漂浮的方式。 目前,我们的航天科技尚未向着这样的登陆方式进行发展,所以能否实现这个目标完全是未知的。

    木星的恶劣环境、强大的引力以及遥远的距离等因素都增加了登陆的复杂性。探测器需要具备高度稳定性和强大的抗压能力才能完成这项任务,这从技术角度还有开销角度来说都是个问题。

    不过,由于木星是一个极具吸引力的行星,如果能实地勘探去搞清楚这颗星球的结构, 对于人类来说也是重大的突破。

    结语

    虽然以我们目前的科技水平来说,探测木星还很困难,但这并不意味着人类对木星的探索就此停止,相反,人类对木星的探索还在继续。

    随着科技的不断发展和科学研究的不断深入,我们有望克服这些问题,并实现真正登陆这颗星球。这将是人类对太阳系的探索的又一个重大的突破,它将为我们揭开木星的更多的奥秘,也将为我们提供更多的知识。