时间:2023-07-30 10:00:01来源:互联网
欧空局成功将木星冰月探测器(Jupiter Icy Moons Explorer, JUICE)发射升空。像JUICE这样大型的航空任务需要多个国家和组织协调合作才能完成。各个国家的航天机构和科学家如何沟通协作?如何推动航空任务的进程?法国国家空间研究中心在其中担任了何种角色?JUICE将会带来哪些精彩的发现?
一览:欧洲航天局的木星冰卫星探测器JUICE旨在勘探木星四颗冰卫星中的三颗,判断其环境是否能孕育生命。
JUICE任务由多国航天机构共同努力完成,各国分别负责研制一部分搭载仪器。
法国负责自主研发JUICE的红外光谱仪,还参与了另外六台仪器的研发。
法国国家空间研究中心(CNES)的研究重点之一是仪器的小型化,因为飞行器有效载荷的限制是所有太空项目的一大挑战。
JUICE任务还将研究木星及其卫星冰壳的地震活动。
4月14日,阿丽亚娜5号火箭搭载着欧洲航天局的木星冰卫星探测器JUICE,从法属圭亚那的库鲁航天发射中心发射。此次任务的目的是对木星的四颗冰卫星中的三颗(木卫二、木卫三和木卫四,三者皆有海洋)进行勘探,确认是否有生命存在。JUICE预计于2031年7月到达气态巨星木星,2034年12月抵达木卫三轨道,将成为第一艘在外太阳系绕月运行的航天器。木卫三是太阳系中唯一有磁场的月球。法国国家空间研究中心(CNES)宇宙科学项目负责人Olivier La Marle在本文中介绍了JUICE任务的发展历程以及CNES在项目中发挥的作用。
Olivier La Marle,法国国家空间研究中心(CNES)宇宙科学项目负责人
法国国家空间研究中心(CNES)并不直接参与科学研究。我们的职责是在法国的相关机构加入国际空间开发合作项目时,与各方进行协调磋商。法国科学家参与了项目,就能使用项目获取的太空数据,在科学期刊上发表文章。这些科学家不属于CNES,而是来自法国国家科学研究中心(CNRS)、法国原子能委员会(CEA)或高校实验室,各自有各自的研究课题。不过,CNES会与科学家们所属的机构共同开展“选题演练”,筛选出最有希望申请上科研资金的项目,并协助科学家向各大航天机构提交申请。
科学是无国界的。法国国家空间研究中心与世界上其他主要航天机构合作,如欧空局、美国国家航空航天局、中国航天局、日本宇宙航空研究开发机构,当然还有其他欧洲国家的相关机构。各个机构通过协商,确定每个国家的分工。在航天领域,国际合作是必要的。像JUICE这样的大型任务不可能由CNES预算全额资助,即使整个法国航天业也不可能凭一己之力资助。协调此类任务的最传统方式,是将飞行器搭载的科学仪器开发任务分配到各个国家。CNES在这一阶段的作用,就是提出符合法国研究特长的分工方案。
01、探索太空的挑战:任务的极高复杂性重大太空科考飞行器在发射前,必须完成一系列的测试、建模和模拟,才能制定出可行的方案。科学家在其中发挥着至关重要的作用,因为只有科学家能向各大航天机构及其企业伙伴提出有效建议,告知哪些任务既有可操作性又有研究意义。执着于无法实现的目标只会让项目走进死胡同,最终失败。
CNES的作用包括为法国的国家级实验室提供财政和技术支持,与别国航天机构协调伙伴关系,并做出充足准备处理航天项目未来即将回传的大量数据。这意味着要开发出可靠的模型、模拟工具和软件,用来解读大量图像和光谱。例如,欧空局计划发射的暗物质和暗能量探测项目欧几里得空间望远镜[1]每十分钟将获得10亿像素的图像。这些数据还必须能与现有望远镜(如詹姆斯·韦伯望远镜)的数据配合使用。
图片来源:欧空局S. Corvaja - 搭载着JUICE的飞行器于2023年4月14日在法属圭亚那发射
每项太空任务的前期都有大量准备工作需要完成,科学家之间既有合作,也有竞争:首先公布研究成果的学者肯定会得到最多的关注。如果某个机构提出的任务不是法国科学家的关注重点,那我们将会参与部分设备开发工作。不过,对于JUICE这样的太空任务,法国的参与度较高。飞行器上将搭载十个关键仪器,法国协同参与了六个的开发,另外还负责自主研发其中的红外光谱仪。该仪器结构复杂、体积大且成本高昂。法国在该项目中是迄今为止欧洲国家中贡献最大的一方。其他配套设备由美国国家航空航天局、日本宇宙航空以及欧洲别国相关机构提供,包括一台光学相机、各种光谱仪、高度计、雷达、粒子探测器和磁力计。