伽利略探针

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伽利略探针进入程序。

伽利略探针是由伽利略号携带前往木星,进入大气层的的主要探测仪器。它直接进入木星的大气层,并从这颗行星传送回资料[1]。这个重339-千克(747-英磅)的探测器是由休斯飞机公司[2]加利福尼亚州埃尔塞贡多制造,直径大约1.3米(4.3英尺)。探针的科学仪器在隔热罩内,以避免在每秒47.8千米(29.7英里)的高速下降时,能免受旅程中极端的高温和高压。

探针在抵达木星之前五个月,于1995年7月从伽利略号的轨道器释出,并在没有刹车的减速下,直接进入木星的大气层。探针在两分钟内从其抵达时的每秒约47公里的高速降到次音速的速度。

当时,这是迄今为止最困难的进入大气层尝试,探针必须承受230g[3],而重152公斤的隔热罩占了探针总重量的一半,在进入时烧蚀了80公斤[4][5]。NASA建立了一个特殊的实验室,巨行星装置,来模拟热负荷。这类似于结合洲际弹道导弹的弹头重返大气的热传输经验和热核火球的辐射加热[6][7]。然后,它张开它2.5米(8.2英尺)的降落伞,抛弃它的隔热罩,进入木星的内部。

当探针在木星大气层的顶层内下降了156千米(97英里)[1],收集了58分钟当地的天气资料。当环境的压力超过23标准大气压,和温度达到153 °C(307 °F),它停止发送讯号[8]。资料被耸到在上方的轨道器,然后传送回地球。2个L频道,每个每秒可以传送128位元相同的科学资料串流到轨道器。探针所有的电子仪器都使用LiSO2电池,抵达木星时的额定输出功率约580瓦,提供21安培小时的输出

伽利略探针进入大气层的仪器和不含降落伞的子系统关系图。

进入木星大气层的探针包含六种仪器

  • 测量温度、压力和降低速度的大气结构仪器组
  • 中性质量光谱仪
  • 支援大气成分研究的氦丰度干涉仪
  • 观测云的位置和云粒子的浊度计
  • 在每个高度测量上下不同辐射通量净通量辐射计,和
  • 闪电/无线电辐射仪与一个高能粒子探测器,测量光和无线电排放与闪电,和在木星辐射代的高能粒子。

此外,探针的隔热罩仪器测量在下降过程中的烧蚀[9]。探针传回来的总数据约3.5百万位元(〜460,000字节),探针停止传输之前,与轨道器的视线联系被切断,最后探针故障的可能原因是过热,造成之前的感应器讯号遗失。

通过探针的下降,得知温度与扰动都比预期的高与动荡。此外,探测器通过木星云层被摧毁后继续下降至分子氢层的顶端。进入后大约105分钟,先是降落伞被融化掉[10],然后是铝的成分,其它的还经历40分钟的自由落体通过超临界流体的氢海。钛结构在崩解前可以维持6.5小时或更久的时间。由于高压,一旦达到它们的临界温度,来自探针的金属滴就会蒸发,并与木星内部的液体金属氢混合。

木星被发现氦的数量只有预期的一半[1],此外,资料也不支持三云层的理论[1]。它检测到较少的闪电、较少的水,但比预期更多的风;下降中一致的530千米每小时(330英里每小时)[1]。在下降至156千米(97英里)的旅程中,没有检测到固体的表面[1]

影像

艺术家想像的探针进入木星大气层。
下降模组
探针进入大气层的时间轴

参考资料