美國史上最大的行星探測器將由重型獵鷹發射前往巨行星系統
“重型獵鷹”運載火箭（GOES-U任務）
預計在北京時間2024 年10月11日00:31（美東夏令時10日12:31），“歐羅巴快船”木星探測器將由“重型獵鷹”運載火箭在卡納維拉爾角太空軍基地LC-39A工位託舉升空，探測器將首先進入地火轉移軌道（TML），最終將進入環木星大橢圓軌道。
美國航空航天局（NASA）“歐羅巴快船”（Europa Clipper）任務將前往木星執行木星衛星 “歐羅巴”（Europa）衛星（木衛二）的探測任務。該任務包括三個主要科學目標，瞭解“歐羅巴”衛星冰殼及其下方海洋的性質，以及該衛星的成分和地質。該任務對“歐羅巴”衛星的詳細探索將有助於科學家更好地瞭解地球以外宜居星球天體生物學潛力。
“歐羅巴快船”探測器
“歐羅巴快船”（Europa Clipper）任務探測器爲大型木星探測器，由美國航天局位於南加州的由加州理工學院代管的噴氣推進實驗室（Jet Propulsion Laboratory，JPL）牽頭研製，探測器主體由位於馬里蘭州勞雷爾的約翰斯·霍普金斯應用物理實驗室（Johns Hopkins Applied Physics Laboratory，APL)、噴氣推進實驗室以及位於馬里蘭州格林貝爾特的美國航天局戈達德太空飛行中心（Goddard Space Flight Center，GSFC）合作設計。
“歐羅巴快船”探測器
“歐羅巴快船”主體由3個模塊組成，航天電子設備保護罩模塊（avionics vault）、射頻模塊、推進模塊，配備直徑3米高增益天線（high-gain antenna，HGA）。該探測器高度5米（16英尺），太陽翼展開翼展超過30.5米（100英尺），超過一個標準籃球場28米的長度，幹質量（貯箱中未加註推進劑狀態）爲3241千克（7145磅），發動機推進劑質量2752.2千克（6067.6磅），整器發射質量約6000 千克（13000磅）。憑藉巨大的太陽能電池翼和雷達天線，“歐羅巴快船”成爲美國有史以來尺寸最大的行星探測器。
“歐羅巴快船”探測器
該探測器搭載了9臺科學儀器和1個使用電信通訊系統的重力實驗設備。其中，9臺科學儀器分別爲歐羅巴成像系統（Europa Imaging System，EIS)、歐羅巴熱發射成像系統（Europa Thermal Emission Imaging System，E-THEMIS)、歐羅巴紫外光譜儀（Europa Ultraviolet Spectrograph，Europa-UVS)、歐羅巴地圖成像光譜儀（Mapping Imaging Spectrometer for Europa，MISE)、歐羅巴快船磁強計（Europa Clipper Magnetometer，ECM)、磁測深等離子體儀器（Plasma Instrument for Magnetic Sounding，PIMS)、歐羅巴評估和探測雷達：海洋到近表面（Radar for Europa Assessment and Sounding: Ocean to Near-surface，REASON)、行星探測質譜儀（MAss Spectrometer for Planetary Exploration，MASPEX)、表面粉塵分析儀（SUrface Dust Analyzer，SUDA)。同時，還搭載了用於重力實驗的射頻硬件（Radio-frequency hardware）。
發射升空後，“歐羅巴快船”計劃於2025年2月飛越火星，然後於2026年12月返回飛越地球，利用每顆行星的引力來增加其動量。在這些“引力彈弓”/“引力助推”（gravity assists）的幫助下，歐羅巴快船將達到在2030年4月到達木星所需的速度。在前往木星的過程中，“歐羅巴快船”飛行里程將達到29億千米（18億英里）。
“歐羅巴快船”將對木星衛星“歐羅巴”進行數十次抵近飛行，收集詳細的測量數據用以研究該衛星。該探測器將在距離木衛二表面低至25千米（16英里）的最低高度上飛越木衛二49次，每次飛越時都會飛越不同的位置，以掃描幾乎整個衛星。
“重型獵鷹”爲太空探索技術公司（SpaceX）研製的大型低溫液體運載火箭，是在“獵鷹九號”基礎上並排捆綁兩枚芯一級模塊助推器而來，爲兩級半構型，由2枚助推器、芯一級、芯二級構成，主動力全部採用“默林”系列液氧煤油發動機。
“重型獵鷹”運載火箭（“靈神星”任務）
“重型獵鷹”火箭高70米，芯級及芯級助推器直徑均爲3.66米，整流罩直徑5.2米，起飛質量約1421噸，最大起飛推力約2328噸，其標準地球同步轉移軌道（GTO）運力爲26.7噸。該箭爲部分可重複使用運載火箭，助推器和芯一級可回收複用。本發“重型獵鷹”使用全新芯一級B1090.1，採用2枚複用助推器B1064.5和B1065.5。由於發射任務需要較大的速度增量，起飛級3枚芯一級模塊全部用盡推進劑，不做回收。
自成功首飛以來，“重型獵鷹”總計執行了3次深空發射，“歐羅巴快船”將是其發射的質量最重的深空探測器，也是首次將3枚芯一級模塊全部耗盡。
本次發射任務將是2024年“重型獵鷹”運載火箭第2次發射和首次深空發射。同時，這也是“獵鷹”系列火箭首次執行木星系探測發射任務。
作者：木蘭星舟