第40章 早期人类对木卫一的探测（二）

　　在旅行者1号相遇木卫一之前不久，StanPeale、PatrickCassen、和R.T.Reynolds曾发表了一篇论文，作者计算出因为欧罗巴和盖尼米得的轨道共振，木卫一的内部会有巨大的潮汐热化。来自这次飞掠的数据显示木卫一的表面由硫磺和二氧化硫霜控制着。这些成分也掌控著稀薄的大气层和围绕着木卫一轨道的等离子体环。
　　旅行者2号在1979年7月9日以1,130,000公里的距离掠过，虽然他没有旅行者1号那么接近，比较这两艘航天器的影像显示出在这五个月内表面有一些地区发生了变化。另一方面，旅行者2号在离开木星的系统时观察到木卫一呈现月牙型，并显示出在3月观测到的9个流束中的8个依然活跃着，只有裴蕾火山已经熄灭了。
　　1989年10月18日，由美利坚合众国的“亚特兰蒂斯”号航天飞机施放了一颗“伽利略”号木星探测器。这是当时世界上研制和发射的结构及性能最为复杂，技术最为先进的行星际探测飞船，它是用来执行美利坚合众国经过10年精心准备的最重要的木星探测计划的。
　　“伽利略”号木星探测器于1989年10月18日升空，1995年12月抵达环木星轨道。它旅行了28亿英里，它的终结日期比原来预计的晚了六年。伽利略号绕木星飞行了34圈，获得了有关木星大气层的第一手探测资料，在1995年将一个探测器放到了木星上。它发现在木卫二的地下有咸水，还发现木卫一上有剧烈的火山爆发。“伽利略”号探测器在2003年9月21日坠毁于木星，以此结束其近14年的太空探索生涯。
　　“伽利略”号飞船造价近10亿美元，是美利坚合众国迄今为止最精密的星际飞行器，整个发射计划耗资约15亿美元。飞船总重2550公斤，有一具核动力装置，内装22.7公斤放射性铀-238。飞船配备着摄像机、近红外勘测分光仪、磁强仪、测云仪、大气结构仪等17种科学仪器，用于木星大气层构成、云层结构、温度、磁场等方面的勘测和研究。
　　“伽利略”号发射后，不停地朝向太阳轨道飞行了两年，于1990年2月通过金星，于1990年12月以时速1.429万千米的速度，首次通过地球轨道，再以时速12.71万千米的速度，于1992年12月第二次通过地球轨道和地——月交会轨道，并对它们都“顺便”进行红外观测。最后以时速14.03万千米的速度，于1995年12月7日到达木星。到此伽利略号航天器已经历了6年的航程。它的轨道器在释放出探测器后，就成为木星的人造卫星，探测器则下降到木星表面，并及时地向地球连续地发回了各种宝贵的探测数据。使人类对这个距离地球非常遥远的星球第一次有了了解。
　　木卫一的位置在木星最强烈的一条辐射带之内，阻碍了近距离长时间飞掠的观测，但是伽利略主要的任务就是研究伽利略卫星，在最初两年的任务中轨道将进入并密切的经过这些卫星。在1995年12月7日飞掠过时虽然没有获得影像，但还是有重大的结果，例如发现类似于太阳系内侧的岩石行星的巨大铁核。
　　在伽利略的主要任务期间，尽管缺乏近距离特写的镜头和机械上的问题，还是传回来了许多的资料，并且有一些重大的发现。伽利略号观测到了Pillan火山的主要爆发，并且证实火山爆发由硅酸盐的岩等离子体和富含镁的镁铁质和超镁铁质成分与硫磺和二氧化硫组成，类似于地球上的水和二氧化碳所起的作用。在任务的主要期间，几乎每一条轨道都获得了木卫一远距离的影像，显露很大数量的火山活动，这种活动来自表面和火山流束两者的岩等离子体冷却时都散发出辐射热，众多的山和广泛的型态学上的变化，还有在旅行者和伽利略的年代之间，以及伽利略不同的轨道期间，在表面发生的变化。
　　伽利略号的任务在1997和2000年两度的延长，在这些延长任务的期间，航天器在1999年末至2000年初三度飞越木卫一。在2001年末至2002年初又再三度飞越。在这些遭遇时间的观察透露了木卫一的火山和山的地质过程，排除了磁场的出现，并且证实了火山运动的程度。在2000年的12月，卡西尼航天器在前往土星的路程上与木星系统有过短暂的邂逅，与伽利略号联合一起观测。这次的观测在特瓦史塔火山口发现了一个新的流束和证实观察到了木卫一的极光。
　　“伽利略”号探测器呈不规则长形体，总重约2717千克，由木星轨道器和再入器两部分组成，在到达木星前约150天时，两者分离，轨道器环绕木星运行探测；再入器深入水星大气层考察。轨道器总重为2378千克，正常情况下以3.15转／分自旋稳定。其上的主要设备有：推进舱，包括一个机动推力器和一个单一入轨推力器，与推进剂一起共重约1185千克；2台放射性同位素热电偶发电机，可提供0～480瓦的电力；一个约5米直径的高增益地球通信天线，用S和Ｘ波段与地球通信，定向精度为0.1度。
　　“伽利略”号探测飞船的轨道器结构十分独特，它采用双自旋结构，由一个每分钟数圈慢速旋转的自旋舱和一个定向舱组成。自旋舱有一台直径5米的抛物面天线和无线电传输装置，一台主发动机和两组辅助的小型喷管，以钚239为燃料的热核电发电机、磁强计和等离子体粒子遥感装置，高能粒子检测仪，尘埃粒子检测仪等。而定向舱的体积比较小，里面只装备着多种先进的光学摄像装置，一架小型天线，CCD照相机。这种照相机比“旅行者”号探测器上的照相机灵敏度高100倍，可拍摄到大量清晰的天体图象。轨道器的总重量为2205千克。
　　轨道器上还装有很多精密的探测仪器，主要包括：CCD摄像机，发回的照片清晰度比“旅行者”探测器的高20～1000倍，可分辨出木星卫星表面3O～50米范围的细节；近红外绘图分光计，可探测出氮、磷化氢、水、甲烷、锗等组分；紫外分光计能探测出氮、氢和氧等；光子偏振、辐射计，可以测量偏振光和光强度；磁强计、高能粒子检测仪、等离子体检测仪、等离子体波分系统（测量电场和磁场变化）、尘埃粒子检测仪和重离子计数器等，可用于对木星磁层等的研究。
　　再入器的外形呈扁锥体，总重约339千克、其中仅防热壳就重达220千克。其上有2台１波段发射机、能以128比特／秒的速率发送测量数据，经轨道器中继到地球。再入器上的探测仪器有：大气结构检测仪，能测量木星大气的温度、压力等；中性质谱仪，可测定木星大气组分；氦分量检测仪，用于测定木星大气中的氦气含量；测云计、纯流量辐射计以及光和射电检测仪等。
　　大气探测器由制动防热罩和一个球形仪器舱组成。制动防热罩是一个120度锥角的钝头圆锥壳体，表面覆盖着一层很厚的碳烧蚀防热层。这层防热罩的重量占了探测器总重量的50％。球形仪器舱里装备了大气组分探测计、质谱仪、氦气浓度计，测云计，辐射计，高能粒子探测计等多种先进的探测仪器设备，还装备有降落伞系统，无线电发射装置和电源系统。大气探测器的总重量为345千克。轨道器于1995年7月到达木星轨道前150天，放出大气探测器后，沿着木星椭圆轨道执行探测任务，并绕木星飞行了22个月，拍摄到木星及其卫星的大量清晰的照片；大气探测器则深入木星大气层的深处探测大气层的成分和物理特性。这个探测器以每秒48千米的速度进入狭窄的通道最后进入大气层，它承受了400g的加速度，表面压力高达14个大气压，表面温度高达780摄氏度高温，在它打开降落伞徐徐下降的过程中，展开了各种测量工作。随着高度的下降，大气压力和气温越来越高，最后高达20个大气压，这时，环形探测器被大气压垮，探测工作被迫终止。整个工作历时1小时。
　　“伽利略”号是美利坚合众国宇航局发射的最成功的探测器之一。它于1989年升空，1995年12月抵达环木星轨道。此后，该探测器对木星及其卫星进行了7年多探测，获得了不少重要发现。这些发现成为后来科学家们对木星进一步的探测打下了基础。在以后的五百多年里，地球人类对木星已经有了较为全面的认识。
　　2003年9月２１日，“伽利略”号探测器进入木星大气层，以一种近乎自杀的方式使自己焚毁，为长达１４年的太空之旅画上了句号。
　　在伽利略号之后的2003年9月，火热的困境出现在木星的大气层，地基的望远镜观测到木卫一有新的火山活动。