卡西尼号飞越木星及其卫星的动画图像 (NASA/JPL/Kevin M. Gill 2019)
我们能否在太阳系中发现地球以外生命所必需的条件？
这是定于 2023 年 4 月 13 日星期四中午 12 点 14 分从法属圭亚那库鲁发射的太空任务JUICE（用于木星ICy 卫星探索者）将要解开的谜团之一。
为了将这项任务推进到一个距离超过 6 亿公里的星球，欧洲航天局(ESA) 召集了至少 13 个欧洲国家以及美国、日本和以色列。
通过这次任务，该机构还实现了在项目获批后仅 11 年就将 JUICE 放在发射台上的壮举。虽然 COVID大流行减缓了这一过程，但仅延迟了九个月。
我所在的法国团队也帮助开发了JUICE 十种最先进科学仪器中的六种。该探测器预计将于 2031 年抵达木星系统。
延伸科学的界限
木星既是我们太阳系中最大的行星，也是拥有最多卫星的行星。迄今为止，对它们的估计数量徘徊在82 到 95之间，其中大部分是在过去二十年中发现的。
JUICE 是第一个获得超过 10 亿欧元资金的任务，是 ESA宇宙愿景计划的一部分。它试图解决四个主要问题：
行星是如何形成的，生命是如何出现的？
太阳系是如何运作的？
宇宙中的基本物理定律是什么？
现在的宇宙是如何形成的，它是由什么构成的？
JUICE 在其他拟议任务之前被选中，因为它旨在解决这些问题中的第一个和最后一个。
哈勃太空望远镜和美国宇航局的航海者号、伽利略号、朱诺号太空探测器已经通过直接观察或推演获得了一些线索。
“海洋卫星”含水量比地球还多
美国宇航局的伽利略号于 1995 年率先在卫星上发现了水。太空探测器捕获的数据显示，不仅在其三颗冰冷卫星木卫四、木卫二和木卫三的地壳下，而且在它的火山卫星木卫一上都存在巨大的液态海洋。
2014 年，哈勃太空望远镜在欧罗巴发现了间歇泉。他们的基地似乎结块与盐，包括碳酸盐。因此，木卫二很可能满足宜居性的四个标准：
著名的碳、氢、氧、氮四重奏(CHON)，是构成生物的主要化学元素的符号。
充当溶剂的液态水。
能源，使生命的发展。
稳定的环境（轨道、自转、平均温度……）
伽利略卫星进一步享受木星的引力能，产生显着的潮汐效应，并满足上述最后两个条件。
为什么 Ganymed 是主要目标
与 Callisto 和 Europa 相比，JUICE 将对 Ganymed 进行更深入的研究。这不仅是因为它是太阳系中最大的卫星，也是一颗自带磁场的海洋卫星。
木卫三的北极光带似乎沐浴在木星的磁场中。（美国宇航局/欧空局）
与地球的磁层类似，木卫三的磁层有可能通过转移木星辐射带的宇宙射线和辐射粒子流来保护生命。
JUICE，对极致的探索
JUICE 到木星系统的行程不会沿着一条直线。相反，航天器将飞过四个不同的行星和卫星，这些行星和卫星将改变和加速其轨道，从而使其也能够节省燃料——这一技巧也被称为重力辅助机动。
JUICE 前往木星系统的漫长旅程。（欧空局，抄送）
在此过程中，JUICE 将不得不应对太阳系最高的辐射水平。这意味着它的电子模块必须安装在铅屏蔽腔中，并且组件必须“硬化”以帮助它们抵御恶劣的环境。
JUICE 还必须应对极端温度，从飞越金星时的 +250°C到木星系统中的 -230°C。为了保持稳定的内部温度，航天器涂上了由灰色硅铝合金制成的多层隔热材料，为探测器赢得了“银色美人”的绰号。
能源问题
在木星周围，木星距太阳的距离是地球的五倍，卫星接收到的太阳能将比在地球周围少 25 倍。与美国、俄罗斯和中国不同，该航天器不携带放射性电池，因为欧洲尚无法进行工业生产。
为了使设备和仪器能够以 1000W（小型吹风机的功率）运行，该飞行器将依赖巨大的太阳能电池板——其表面积总计 85m 2——这些电池板经过测试可承受辐射和温度变化。
JUICE 探测器由 80 家欧洲公司在 EADS Toulouse 的指导下建造，其翼展为 28 米（一个篮球场的长度），一个 2.5 米长的通信天线（由于木星与地球的距离而需要）。
它在升空时重近 6 吨（其中大部分是将在操纵探测器时消耗的推进剂）并携带十台仪器（总共不到 280 千克）。
船上十台科学仪器
在这些仪器中，法国在意大利的协助下主要设计了月球和木星成像光谱仪(MAJIS)。该仪器将使航天器能够在飞越卫星表面时确定其表面的物理化学成分，从而检测与潜在宜居性相关的 CHON。
MAJIS 还将研究他们的冰原和液态水。这将使我们能够为未来的原位探索确定着陆点，并评估木星大气层的结构和动力学。
MAJIS 的精度是伽利略上同类仪器的 10,000 倍，根据当时探测器的高度， MAJIS 的空间分辨率在100 米到几千米之间。
最后，需要注意的是，JUICE 的计划可能会根据 NASA 朱诺号任务的最新结果进行修改。朱诺号仍在绕木星运行，自 2016 年以来一直飞越木星两极。
朱诺号的名义任务已经扩展到飞越木星的每颗伽利略卫星，从 2021 年 6 月的木卫三开始，到 2023 年初的木卫二。这些观测和随后的数据分析将使 JUICE 科学家能够更好地瞄准他们所做的观测——在朱诺之后 12 年伽利略之后 30 年。
4 月 13 日星期四美国东部时间上午 7 点 45 分（格林威治标准时间 1145 点）开始，通过下方 ESA 的现场发射流观看发射。
参与开发 JUICE 的法国实验室有IAS、LAB、LATMOS、IPAG、IRAP、LERMA、LESIA、LPC2E和LPP。
Carole Larigauderie，Sous-directrice adjointe des Projets en Sciences de l'Univers et Cheffe de Projet des contributions françaises à JUICE，国家空间研究中心 (CNES)
本文根据知识共享许可从The Conversation重新发布。阅读原文。