週一,歐羅巴快艇發射升空,開始研究木星四大衛星中最小的一顆,並希望收集內部生命前景的線索。發射延後了四天 經過但與快艇進入木星軌道之前的五年半相比,這種等待是微不足道的。即使在那之後,它也需要一年的時間才能足夠接近木衛二以開始其主要任務。在最近的時候,木星距離火星大約是火星的七倍,而我們的任務大約需要六個月才能到達那裡,那麼為什麼這個任務會如此緩慢?
歐羅巴快艇是美國太空總署最大的行星任務太空船,主要是為了保護自己免受木星強大磁場加速的帶電粒子的影響。拋開推進劑不談,歐羅巴快船重3,241 公斤(7,145 磅),而航海家號分別花了18 個月和23 個月才到達最接近木星的位置,在相同的引力場下,其重量僅為其四分之一。然而,歐羅巴快艇需要更長時間才能達到目標的原因並不是需要移動所有額外的質量。一方面,它攜帶了更多的燃料,所以如果它與航海家號在同一旅程中,它不會有任何困難。
時間差異的線索之一是快艇的預期路徑。它不會直接飛往最大的行星,而是飛往火星,在那裡它將經歷所謂的「火星軌道」。,太空船竊取了一點行星的軌道速度以增加自己的軌道速度。這兩個物體之間的質量比是如此之大,以至於現有儀器無法察覺對行星速度的影響,但對於探測器來說卻是另一回事。
造訪火星聽起來並不是一個很大的偏差——在所有火星都經過地球和木星之間——但快艇不會向外推,而是會飛回地球。顯然,快艇在前半段旅程中一無所獲,因此將進行另一次調整,並利用地球引力加速其駛向最終目的地。
這種循環意味著前往木星的總旅程將是29億公里(18 億英里),幾乎是地球與太陽之間距離的 20 倍。考慮到木星距離它最近的距離(3.65 億英里)之外,距離我們永遠不會超過 10 億公里,快艇肯定是在繞很遠的路。
或者也許我們應該說一個繞很遠,因為即使這條路線與快艇的同伴相比也很短,,它於 2023 年 4 月發射,要在快艇號之後很久才能到達木星。
透過重力輔助獲得一些額外的速度可以使這些旅程更快,但肯定不如僅依靠發射速度直接到達那裡那麼快。
那為什麼要這樣做呢?
Europa Clipper、JUICE 和 JUNO 等任務與 Voyagers 任務之間的主要區別在於,其意圖是停留還是直接通過。如果您要進行快速訪問(或計劃撞擊木星或月球),那麼您的速度並不重要。然而,為了進入軌道,太空船最終需要以與木星相同的速度繞著太陽運行。
木星強大的引力可以用來調整即將到來的太空船的運動,太空探測器可以用火箭調整自己的速度。然而,除非你打算使用大量的推進劑,進一步提高發射質量,否則接近木星的軌道速度需要非常接近。
我們之所以能夠相對快速地將任務送入火星和金星周圍的軌道,甚至降落在它們的表面,並不是因為這些行星離我們更近。它們繞太陽的速度與地球的速度並沒有太大不同。當我們發射太空船時,它開始以與地球相同的速度繞著太陽運行,並對發射火箭提供的推力進行小幅調整。改變這個速度直到它與我們最近的鄰居的速度相匹配並不難,但木星是另一回事。
其他氣態巨行星的軌道速度與地球的差異更大,這就是為什麼那裡的任務更加困難。這發射質量涉及的推進劑比有效載荷、結構和屏蔽相結合。
JUICE 需要走更長的路線,這樣它才能獲得更多的重力輔助(包括前所未有的利用)因為它是火箭。這給它帶來的推動力比用於發射快艇的獵鷹重型火箭要小。也許樹懶比較合適。快艇的早期計劃有意為之與美國太空總署的太空發射系統(SLS)一起發射,該系統可以提供足夠的動力直接飛往木星,但 SLS 被認為尚未嘗試過。
所有這些都解釋了為什麼儘管,沒有任何計劃——要花幾十年才能實現的目標很難獲得資金。這個問題甚至啟發了一些人尋找一條更直接的通往海王星的路徑,但最終仍然在軌道上。