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木星磁层让你惊讶的同时还会摧毁你的航天器

时间:2019-11-18 16:37:02 来源:金沙棋牌 阅读:4003226次

木星,是一颗巨型行星,它的磁层更是大到让你意想不到。木星磁层平均宽至500万公里(300万英里),这是木星自身宽度的150倍,几乎达到了太阳宽度的15倍,因此成为太阳系最大的构成物之一。

“仰望夜空,如果木星磁层的轮廓肉眼可见,那它看起来大概有月亮大小。”朱诺项目磁强计小组的副首席研究员兼组长,杰克·康纳尼提到,“它在太阳系中占到的比重极其庞大,可惜大家(肉眼)看不到它”

木星磁层让你惊讶的同时还会摧毁你的航天器

然而,朱诺号航天器改变大家了对木星磁层的认知,科学家们即将第一次(肉眼)“看”到木星磁层。

磁层是由行星磁场控制的环绕行星周围的空间区域。磁场力越强,磁层就越大。木星的磁场力大概是地球磁场力的20000倍。

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图解:木星极光非常壮观(上图由哈勃太空空间望远镜拍摄)极光由行星周围的带电粒子加速到高能量时沿着行星磁层场分布形成。图片来源:美国国家航空航天局、欧洲航天局、J.尼古拉斯(莱彻斯特大学)

磁层场源于行星内部对流运动产生的一种电流,被称之为发电机效应。地球的磁层场是由地球内部熔化的铁和铅的循环核心产生而来。那木星的发电机是如何而来?是和地球如出一辙或是大相径庭呢?木星主要由氢和氦构成,然而目前尚未发现木星中心是否有岩石类的内核。

来自美国航空航天局总部朱诺号项目的科学家杰拉德·埃斯普利提到,目前尚不清楚引起木星磁层场的具体物质为何,木星上存在什么物质,这种物质藏于多深,诸如此类的问题都有待朱诺号解答。

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朱诺号配置有一对磁强计,主要用于观察木星内部。这些磁强计在经过一段时间后,将可使得科学家们得以高度精确地描绘木星的磁场,还可观察磁场的变化。这些仪器不仅可以提供从发电机外部观察到的磁层场,还可以显示磁场是如何由木星内部深处的发电机效应产生而来。

康纳尼提到,磁强计好比指南针。指南针记录磁场的方向,而磁强计则把这种能力放大,不仅可记录磁场的方向,还能记录磁场的强度。

然而,就对仪器的友好程度而言,木星有着太多的问题。木星的磁层中充满着来自太阳的带电粒子,这些粒子在木星周围形成了非常强的辐射带。这些辐射带类似地球的范艾伦辐射带,而辐射强度却高达几百万倍。

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朱诺号配备了一个防辐射罩,用以保护航天器及电子设备。防辐射罩体积有汽车车厢大小,材质使用钛金属,以降低辐射对朱诺号的命令及数据处理模块(航天器的中枢大脑)、动力及数据分配单元(航天器的心脏)以及20个其他电子组件的影响。然而这些设备在防辐射罩外部才能进行观察工作。

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图为工作人员在为美国国家航空航天局的朱诺号航天探测器的推进模块上安装专用防辐射罩。图片来源:美国国家航空航天局/加州理工学院喷气推进实验室/陆上移动卫星(通信)系统

磁强计探测器位于和太阳能阵列之一相连的一个吊杆上,相距航天器的主体大约40英尺(合12米)远,这样可以确保磁强计不会收到航天器其他部分的干扰。

还有其他方法可以降低辐射暴露量,至少在任务的第一部分是可行的。

科学家们为朱诺号在木星两极周围规划了一条路径,这样航天器可以尽可能以最少的时间穿过木星赤道周围激烈的辐射带。工程师在设计电子仪器时还采用了经过火星辐射环境验证的设计,远比地球辐射环境苛刻,然而还是不能同木星相提并论。

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这条椭圆型的路径轨迹位于辐射带和木星之间,大约在云顶五千千米高。航天器在十分接近木星的同时,还可以对这颗神奇的行星有一个非常细致的观察。

康纳尼提到,这是大家第一次有机会对其他行星的磁层场进行非常细致以及高度精确地描绘,大家还将得以对木星周围的整体三维空间进行探索。磁层场犹如一张密网包围着木星,而观察工作覆盖整个球体。

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科学家们通过研究木星磁层,可以对木星磁层场的形成有更深入的了解。他们还希翼测量木星转动的速度,确定木星是否有硬质内核,进一步了解木星的形成。

康纳尼说:“可以在这世界上第一时间看到任何事物的感觉妙不可言, 大家一定会先于他人解密发电机并将首次看清了解发电机”

参考资料

1.维基百科全书

2.天文学名词

3. universetoday-双双

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