地球又进了镜头

2026年9月28日,地球又出现在探测器的镜头里。非洲、印度洋和大片云层,都出现在它拍回的照片里。

Juice是一艘木星冰卫星探测器,正飞向木星。它回到地球附近,是要借引力调整航线。

最近时,它从印度洋上空8640公里处掠过。这次相遇让轨迹转过20度,速度增加每秒3.5公里。

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飞掠后11分钟拍下的地球,非洲和马达加斯加可辨;前景是探测器结构。

8640公里的高度,远在照片里的云层之上。

借来的这份速度,可以让它少消耗燃料。

绕路换来燃料

Juice在2023年4月发射,计划2031年7月抵达木星。八年航程里,它要多次经过地球,还要绕到金星附近。

直飞可以更快,却需要火箭给它更大的初始速度。到了木星,还得留下足够燃料减速,才能进入轨道。

工程师把沿途的行星当成改变航线的帮手,让引力承担一部分加速和转弯。

相对行星,探测器靠近时加速,离开时又减速。在理想化的无动力飞掠中,远处进出的速率相同,方向改变。

可行星自己也在绕太阳运动。把这份运动算进去,探测器绕太阳的速度就能发生变化。

它获得的能量来自行星的轨道运动;行星质量巨大,受到的影响极小。

“引力助推”也可以减速,要看接近的方向。

2024年,Juice先后飞过月球和地球。那次地球飞掠,反而让它相对太阳减速每秒4.8公里。

减速把它送上通往金星的航线。经过金星,再回来借地球加速,才能逐步接上前往木星的轨道。

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巡航路线示意:月球、地球和金星先后改变航线;图中后续日期为任务计划。

借力之前先瞄准

想省下燃料,得先把探测器送到正确的位置。接近的时间、角度和速度,都要配合地球的运动。

这次飞掠前,团队预留了六次轨道修正机会,实际只用了一次小调整。

飞掠前,Juice进入地球阴影,太阳能板暂时收不到阳光。

按事前公布的时间表,这段阴影持续约九小时。探测器靠电池供电,仪器观测也得排出先后。

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飞掠安排示意:地球阴影中的供电受限,黄色线段代表部分仪器开启。

团队把对木星任务最有用的校准放在前面。地球和月球的性质比较清楚,可以拿来检查仪器在太空中的表现。

导航相机还把镜头对准月球边缘,用来测试提高光学导航精度的新方法。

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导航相机拍下的月球;亮暗交界附近,环形山清晰可见。

照片也有分工

开头那张彩色地球照片,来自监控相机。它主要检查探测器伸出的杆件和天线,拍地球属于额外收获。原始画面为1024×1024像素。

导航相机则在最近点两分钟后,拍到了马达加斯加的一部分。另一台科学相机JANUS,也参与了观测。

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最近点两分钟后的马达加斯加局部,导航相机拍到地表纹理与云层。

科学图像和光谱要在回传、评估后陆续公布。

以后到了木星,仪器要面对木卫三、木卫二和木卫四。任务计划安排35次冰卫星飞掠,随后进入木卫三轨道。

寻找冰下海洋、判断那里的宜居条件,是任务要研究的问题。眼前这次回访,还在为那些观测准备航线和仪器。

2029年1月,Juice还会最后一次飞过地球。那时它才会告别这些内太阳系绕行,奔向木星。

如果燃料有限,你愿意让探测器多飞几年,换来抵达后更多观测机会吗?