朱诺

朱庇特是罗马神话中众神之王，也是天空和风暴之神；他曾经把自己藏在一层云雾中，以掩饰自己的不端行为。  

他的妻子，众神之王朱诺，注意到了这场突如其来的大雾，开始怀疑起来；她从天而降，冲破阴霾进行调查。她能看到木星的真实本性。 

与同名航天器一样，美国宇航局的朱诺号宇宙飞船（Juno）低空飞越环绕木星的云层，穿越风暴和气旋，揭开木星的秘密。 

这次任务的许多发现改变了我们对木星大气层和内部的看法，彻底改变了我们对于行星和太阳系形成的理解。  

朱诺的主要目标是了解木星的起源和演化。在稠密的云层之下，木星保护着我们太阳系形成时可能支配其基本过程和条件的秘密。木星是一颗巨大行星的主要例子，它还可以帮助我们了解在其他恒星周围发现的行星系统。  

关于太阳系形成的理论都是从一个巨大的气体和尘埃云团或星云坍塌开始的，其中大部分用于形成幼年的太阳。像太阳一样，木星主要是氢和氦，因此它一定形成得很早，捕获了我们恒星形成后留下的大部分物质。然而，这是如何发生的尚不清楚。  

与地球不同的是，木星巨大的质量使其能够保持原来的组成；就像一个时间胶囊，它为我们提供了一种追踪太阳系历史的方法。解读木星的起源和演化将有助于我们理解太阳系其他部分的形成，包括地球是如何形成的，以及它是如何成为生命的避难所的。 

“朱诺”号于21年年中完成了其主要任务，揭示了木星的内部结构、大气层（包括极地气旋、深大气层和极光）和磁层——这是木星独特的强磁场影响下的行星周围广大区域。现在，“朱诺”号已经开始执行一项长期任务，在这项任务中，美国宇航局最遥远的行星轨道飞行器将扩大其已经取得的发现，同时还将探索整个木星系统。这包括行星微弱光环中的尘埃，以及木星四个伽利略卫星中的三个——木卫三、木卫二和木卫一，之所以如此命名，是因为1610年意大利天文学家伽利略·伽利略是第一个发现四颗卫星的人（卡利斯托是第四个，比其他三个更远，朱诺没有造访过）。 

“朱诺”号轨道飞行器有着独特的轮廓，就像一个在太空中旋转的三叶风扇，它可以填满篮球场。它的六边形主体高约11.5英尺宽（3.5米），“叶片”（实际上是巨大的太阳能电池板）使它的总宽度超过66英尺（20米）。  

“朱诺”号的旋转使其在飞行中保持稳定，就像陀螺或陀螺保持稳定一样，因为航天器在科学操作中每分钟旋转两次，在执行主发动机机动时，旋转速度增加到每分钟五次。此外，朱诺号的仪器都是固定的，所以在木星的近距离飞行过程中，旋转的宇宙飞船会定期对每个目标进行旋转，从木星的极点到极点的飞行大约需要两个小时。 

Juno工具箱中携带的仪器：

“朱诺”号是美国国家航空航天局设计的第一艘太阳能航天器，可在距离太阳如此遥远的地方运行。木星的轨道距离太阳的距离是地球的五倍，因此这颗巨大的行星接收的阳光是地球的4%。为了产生足够的电力，朱诺的太阳能电池板需要相当大；它的三块太阳能电池板中的每一块都从主体延伸出约29.5英尺（9米）。但每个扩展阵列都是由多个铰接段组成的，因此面板可以在发射前折叠起来，航天器可以安装在火箭的有效载荷整流罩中。 

随着“朱诺”号率先在外行星上使用太阳能，美国宇航局的下一次木星任务将携带更大的阵列。将于2024年10月发射的“木卫二快船”将由双太阳能电池板提供动力，每个电池板长约46.5英尺（14.2米），宽约13.5英尺（4.1米）。总的来说，它的翼展延伸超过100英尺（30.5米），比一座10层楼高的建筑还要高。 

朱诺号的许多仪器要完成任务，航天器必须比以往任何一次任务都更靠近木星。但这颗行星周围有一个强大的磁场，其强度是地球磁场的15倍，在某些地方，磁场强度是地球的50倍以上。它与木星一起旋转，扫过带电粒子，将它们加速到非常高的能量，并产生强烈的辐射，轰击经过木星附近的任何物体，包括航天器。  

为了避免木星周围地带的最高辐射水平，朱诺号以从北方接近气态巨行星的长环形轨道飞行。在北极上空，它潜入辐射带和行星之间，有时下降到云顶上方2200英里（3500公里）。这听起来可能很高，但如果木星有篮球那么大，那么等效距离将不到四分之一英寸（0.6厘米）。 

“朱诺”号横穿行星，越过南极退出，然后飞得很远——甚至超过木星卫星“木卫四”的轨道——然后木星的引力将航天器拉回另一个轨道

为了保护其精致的仪器免受地球无情的辐射带的伤害，朱诺携带了第一个同类电子保险库。航天器中心的钛外壳大小约为SUV行李箱大小，重400磅（180公斤），可以保护朱诺号的敏感电子设备免受高能粒子的冲击。 

在朱诺携带的工具中，朱诺摄像头尤其值得注意。在太空探索中，每盎司重量、每秒钟的观测时间和传输的数据字节都是宝贵的，太空船上安装了这种可见光的彩色相机，以直接接触公众——朱诺科学团队正在拥抱甚至代理公众。 

在任务的早期，他们邀请业余天文学家进行权衡、辩论，并帮助规划JunoCam下一步的重点。他们还鼓励研究人员、摄影师、艺术家和其他任何人拍摄朱诺的原始图像来研究、处理和玩耍。  

公民科学家调整了颜色或对比度后，一些图片显示了云层高度和其他特征从太空船直接传来的静音原始图像中很难分辨出这一点。另一位投稿人拼凑了北极附近个别飓风的图像；这张完整的图片让研究人员感到惊讶，它显示出一个互补风暴的风车围绕着中心漩涡旋转。其他人则对朱诺摄像头的画面进行了更为古怪的处理，将木星的漩涡变成了与之相呼应的艺术品莫奈或梵高，或添加梦幻般的人物或斯塔克几何. 

2011年8月5日，“朱诺”号从佛罗里达大西洋海岸的卡纳维拉尔角空军基地出发，开始了为期五年的木星之旅。  

美国东部夏令时下午12:25（美国夏令时26:25:00），一枚阿特拉斯五号火箭从41号发射场发射升空，该发射场是旅行者号和新地平线号宇宙飞船飞行的发射场，也是北欧海盗登陆车、好奇号和毅力号火星探测器飞往火星的发射场。 

同样，朱诺也设置了一条远离地球朝向外行星的航线。它穿过了火星轨道，但还没有继续进入木星。2012年9月，任务设计者利用太阳的引力和一对主引擎的燃烧，引导朱诺返回地球，这是一条重要的绕道路线。  

朱诺在离开26个月后回到了家。但它并没有停止。  

它在重力的作用下冲向地球，然后以比以前更大的能量飞走。在这个动作中，称为重力辅助朱诺从地球那里获得了一些动量——地球本身正以每秒18英里（每秒29公里）的速度在围绕太阳的太空中疾驰。这一弹弓效应使朱诺号的速度提高了16330英里/小时（约7.3公里/秒），使航天器有足够的能量从太阳系内部爬升并到达木星。  

如果没有重力辅助的推动，“朱诺”号将需要更强大的运载火箭或更耗时的航程才能到达目的地。 

经过近五年17亿英里（28亿公里）的航程，朱诺号终于到达木星，并计划于2016年7月4日进入轨道

现在，朱诺团队不得不踩刹车，以给木星的重力场一个机会，诱捕飞船并将其送入轨道。航天器需要在正确的时间和地点启动其主引擎。太早，它就没有足够的燃料来提供第二次机会。为时已晚，朱诺号将飞越这颗行星，在科学任务开始之前就结束了。 

在木星轨道插入阶段（JOI），航天器必须独自完成一系列复杂的关键步骤——背离太阳，指向相对于木星的正确方向，关闭可能中断该序列的不必要仪器，将其旋转速度从每分钟2转增加到5转（RPM）为了帮助稳定它，与澳大利亚和加利福尼亚州深空网络的巨大碟形天线保持通信，并最终点燃关键的35分钟主发动机，以减缓朱诺号的速度并引导其进入轨道

任务操作员设计了航天器的配置和命令，以便它能够独自完成整个序列，即使有些事情没有按计划进行，即使它必须重新启动并重新开始。由于距离地球较远，往返于朱诺的信息需要48分钟才能到达。没有时间在最后一刻纠正速度或态度。  

美国东部夏令时晚上11:54，美国国家航空航天局朱诺任务账户的一条推特转发了结果：“引擎燃烧完毕，进入轨道。我准备解开你的所有秘密，#Jupiter。解决它。”

轨道插入进行得很顺利。经过长达五年的数十亿英里的旅程，发动机在预计时间的一秒钟内完成了燃烧。然后朱诺开始工作

从2016年8月27日的第一次数据收集开始，朱诺号就揭示了木星是一个复杂、巨大、动荡的世界，甚至比科学家预测的还要多。与地球一样大的极性气旋，深入气态巨星心脏的风暴系统，以及远比地球上最强磁场更强大的巨大块状磁场，都让科学家们着迷。 

之前造访木星的航天器或多或少都是沿着赤道飞行的，这与从地球上可以看到的木星相同。朱诺是第一个飞越南北两极的人，这是一个独特的有利位置，也是这次飞行任务的许多惊喜所在。  

科学家发现，与地球上的北极光和南极光相比，在木星两极起伏的巨大极光似乎是由不同的过程形成的。调查人员还发现，地球上在赤道附近更常见的雷暴是木星上的一种极地现象，它们会在木星上降落成软球大小的氨和水冰雹。 

然而，任务初期就出现了一个技术问题——它改变了“朱诺”号的时间表，并改变了它在轨道运行期间将要完成的任务

最初的飞行计划是让朱诺围绕木星绕了53天的轨道，然后在剩余的任务中将这些轨道缩短到14天，即花费大约15个月的时间围绕木星进行环绕和研究。但主发动机出现问题，一些阀门无法按预期工作，给朱诺团队带来了麻烦；失火可能是灾难性的。他们决定维持较长轨道的现状。 

每次飞越木星都会给朱诺号的仪器提供同样的两小时窗口来收集数据，但它们会每七周来一次，而不是每两周来一次。 

新计划意味着完成朱诺科学目标的时间表要长得多。然后，更宽的轨道将允许“额外的科学”，这不是最初任务设计的一部分。  

太空船可以进一步探索木星磁场所支配的遥远太空。在完成了最初的目标，并且NASA延长了任务期限后，朱诺团队意识到，长轨道将不断演变，最终使该行星的伽利略卫星触手可及。 

2021年6月7日，在34号轨道上，朱诺号在木星最大的卫星木卫三（Ganymede）652英里范围内飞行（事实上是太阳系最大的卫星）。这是自2000年5月伽利略号宇宙飞船飞越Ganymede以来最近的一次遭遇

木卫三的引力改变了朱诺的轨道，将其周期从53天缩短至43天，并于2022年9月与木卫二会合。这次飞越使朱诺的轨道周期进一步缩短至38天，并于2023年12月和2024年2月与木卫一相遇，从而将朱诺推进其最终轨道时间表，每33天绕木星一周，直到任务结束。 

航天器发射时，其主要任务计划于2017年结束，但美国国家航空航天局将其推迟至2021年7月，以计入较长轨道所需的时间。当“朱诺”号完成这些任务后，飞船保持健康，并继续发回惊人的数据和惊人的图像，因此美国宇航局将其停留时间延长至2025年

我们在木星周围看到的彩色云层的标志性条纹，称为带（深橙色条纹）和带（浅色区域，灰色阴影），深入大气层。但是有多远？关于这颗巨行星最基本的问题之一，科学家们对此争论了几十年。通过测量木星的重力场，朱诺发现，这些带和带在云顶以下大约1900英里（3000公里）处延伸，它们是东西交替流动的喷射流。  

长期以来，科学家们认为木星有一个小而坚固的核心，周围环绕着所有的氢和氦。朱诺的数据表明，核心比预期的要大得多，但部分溶解了，与围绕其旋转的氢气没有明显的分离，这导致研究人员将核心描述为稀释或“模糊”

在极端压力下，气体可以转变为液态。在木星内部，大气压力非常大，它不仅将氢气压缩为液态，还将其压缩为液态金属氢。这种过度的压力使得液态氢的行为就像金属导电一样，科学家认为它是木星独特的强磁场的来源。多年来，朱诺号对木星磁场的测量表明了这种可能性，其深度比预期的要浅得多。   

在朱诺到来之前，我们太阳系中最大的行星仍有大片区域未被探索、未知甚至未知。朱诺的其他发现包括：

朱诺研究小组最初预计，该航天器将在2017年10月前完成33次轨道飞行，足以绘制出该行星的完整地图。然后他们会把它带到行星上，在大气层中燃烧。   

尽管任务小组在建造和发射“朱诺”号时采取了所有预防措施，但地球上的微生物仍有可能搭上飞船，休眠等待新家。这一自行设计的机动将满足美国宇航局的行星保护要求，避免朱诺号撞击木星卫星欧罗巴、木卫三或木卫四——海洋世界，尤其是欧罗巴被认为是寻找地球以外生命的主要候选行星——并被地球上的微观生命所污染。  

卡西尼号任务于2004年至2017年绕土星运行，引发了类似的担忧——保护土星卫星恩克拉多斯和泰坦的完整性，这两颗卫星也被认为可能包含宜居环境。作为一个大结局，任务小组将卡西尼号穿过土星环，进入土星，收集科学资料直到最后。 

同样的命运也降临到了美国宇航局的伽利略号轨道飞行器上，该轨道飞行器是1995年至2003年朱诺号木星的前身，此次任务发现了木卫二上可能存在地下海洋。这艘耐用性很强的航天器承受了超过其设计辐射量四倍的辐射，但在2003年9月与木星相撞时燃料耗尽。木卫二上存在生命的可能性迫使人们保护这颗冰冷的月球，并计划进行未来的调查。  

然而，随着“朱诺”号在延长任务中飞行路径的演变，这意味着它不再构成污染这些海洋世界的风险，现在已经超出了它的控制范围。该航天器将在2025年9月之前继续探索木星、其环形系统和卫星。然后，朱诺的轨道将自然退化，木星的引力将把航天器拉入大气层中消耗掉。 

在其延长的任务中，NASA最遥远的行星轨道飞行器继续对太阳系最大的行星进行调查。“朱诺”号的工作继续以20世纪70年代访问木星的前几次任务的发现为基础——先驱者10号和11号，旅行者1号和2号，然后是伽利略轨道飞行器及其大气探测器，以及那些在前往其他目标（尤利西斯、卡西尼和新地平线）的途中进行关键观测的航天器。 

反过来，朱诺也在为未来的游客做准备，例如欧空局的果汁任务（朱庇特ICy卫星探索者），于2023年4月发射，计划于2031年7月到达木星。接下来，NASA的欧罗巴快船计划于2024年10月发射，并于2030年4月进入木星轨道

对朱诺来说，探索木星的整个系统，穿过环绕木卫二、木卫一和其他卫星的由带电粒子组成的圆环状云，测试辐射环境，研究木星微弱光环中的尘埃——所有这些工作以及其他工作都将为任务设计、科学优先事项、观测策略、，欧罗巴快船、果汁和其他必然会出现的产品。 

来自JunoCam的图像——木星及其卫星的耀眼景象，无论是由业余天文学家还是艺术家处理的——都提高了我们对这颗巨大行星的看法，模糊了艺术和科学之间的界限。这只是朱诺跨越不同世界的一种方式。 

这次任务激发了与苹果音乐公司的合作，苹果音乐公司在木星轨道插入之前发布了一部短片。“和谐愿景：受NASA朱诺号任务启发”由奥斯卡奖得主特伦特·雷兹诺和阿提克斯·罗斯创作的原声音乐。与此同时，苹果发布了《Destination：Juno》，其中包括乡村歌手布拉德·佩斯利（Brad Paisley）、歌手兼作曲家科琳·贝利·雷（Corinne Bailey Rae）、吴唐家族说唱歌手GZA、歌手兼词曲作者奎尼（QUIñ）、另类乐队威泽（Weezer）和墨西哥摇滚乐队佐伊（Zoé）等艺术家的音乐曲目，以庆祝此次使命。 

2023年4月8日，为了纪念朱诺号绕木星第50次环绕轨道运行，朱诺团队发布了一幅50张图片跨越任务的各个方面，NASA与谷歌艺术与文化合作，展示了图像库和项目视频。 

美国国家航空航天局（NASA）发布了数幅朱诺相机（JunoCam）图像的动画，复制了朱诺（Juno）的飞行过程，并将这些照片放在了希腊作曲家万杰利斯（Vangelis）的音乐中(木星上空的“飞行”——朱诺任务). 1981年，这位键盘手凭借前卫的《火战车》电影配乐获得奥斯卡奖，但在前一年，卡尔·萨根（Carl Sagan）用他的曲子《天堂与地狱》（Heaven and Hell）作为《宇宙：个人旅行》（Cosmos：a Personal Voyage）的主题，引起了人们的注意。万杰利斯（Vangelis）第23张也是最后一张工作室专辑，于2022年去世前几个月发行，是“朱诺到木星”

朱诺任务还责成科学教育家比尔·奈在视频系列中把项目的技术细节带到地球上“为什么选择Nye：关于NASA木星任务，你需要了解的酷东西。” 

除了科学仪器外，“朱诺”号飞船本身还携带着具有历史和教育意义的物品。意大利航天局提供了一块牌匾，上面刻有天文学家伽利略·伽利略和从他的日记中抄来的手写文字。在1610年1月的文章中，他描述了后来被称为伽利略卫星的木卫一、木卫二、木卫三和木卫四等木星最大的卫星。伽利略使用他设计的望远镜，发现了三个靠近木星的光点（后来又发现了第四个），但不像其他恒星那样移动。他写道：“很明显，在木星周围有三颗运动的恒星，到目前为止，每个人都看不见。”。经过一周的观察，伽利略意识到它们是在地球以外发现的第一颗卫星。 

作为NASA和乐高集团联合推广计划的一部分，“朱诺”号也固定在航天器上，携带一套三个乐高迷你图它们由铝制成，用隔热毯遮住，分别代表了携带望远镜的伽利略、挥舞着闪电的罗马神朱庇特和女神朱诺，以及他的妻子（手持放大镜，准备进行调查）。 

美国宇航局喷气推进实验室是加利福尼亚州帕萨迪纳市加州理工学院的一个分部，负责为圣安东尼奥西南研究所的首席研究员斯科特·博尔顿（Scott J.Bolton）执行朱诺任务。朱诺号是美国宇航局新边疆计划的一部分，该计划由位于阿拉巴马州亨茨维尔的美国宇航局马歇尔太空飞行中心为该机构华盛顿科学任务理事会管理。位于丹佛的洛克希德·马丁航天公司建造并运营了该航天器。