新的辐射数据显示前往木星卫星木卫二的任务是可能的

美国宇航局朱诺号任务的科学家们开发出了木星系统第一张完整的 3D 辐射图，包括描述冰卫星木卫二轨道附近高能粒子的强度，以及木星环附近较小的木星卫星如何塑造辐射环境。

这项工作依赖于朱诺号星相机先进恒星罗盘 (ASC) 收集的数据，先进恒星罗盘由丹麦技术大学设计和制造，恒星参考单元 (SRU) 由意大利佛罗伦萨的 Leonardo, SpA 制造。这两个数据集相互补充，帮助朱诺号科学家表征不同能量下的辐射环境。

ASC 和 SRU 都是低光相机，旨在帮助应对深空导航的挑战。几乎所有的星际和地球轨道航天器上都装有这类仪器。为了让它们作为辐射探测器运行，朱诺号科学团队必须以全新的眼光看待这些相机。

“在朱诺号上，我们尝试创新使用传感器的新方法去了解自然，并且以非设计的方式使用了许多科学仪器，”圣安东尼奥西南研究所的朱诺号首席研究员斯科特博尔顿说。

“这是该地区高能辐射的第一张详细地图，是了解木星辐射环境如何运作的重要一步。我们能够绘制该地区的第一张详细地图意义重大，因为我们没有携带专门用于寻找辐射的仪器。这张地图将有助于规划下一代木星系统任务的观测，”博尔顿说。

数萤火虫

朱诺号的 ASC 星相机拍摄恒星图像，以确定航天器在太空中的方位，这对航天器的 MAG 实验的成功至关重要。但位于朱诺号磁力仪臂架上的四台星相机也被证明是探测木星磁层高能粒子通量的宝贵探测器。它们记录“硬辐射”——一种具有高穿透力的电离辐射，这种辐射撞击航天器时，其能量足以穿过 ASC 星相机的屏蔽层。

丹麦技术大学教授、朱诺号科学家约翰·莱夫·约根森 (John Leif Jørgensen) 表示：“ASC 每隔四分之一秒就会拍摄一张星星的图像。”

“穿透屏蔽层的高能电子会在我们的图像中留下痕迹，看起来像萤火虫的踪迹。该仪器被编程来计算这些萤火虫的数量，让我们准确计算出辐射量，”Jørgensen 说。

由于朱诺号的轨道不断变化，该航天器几乎穿越了木星附近的所有太空区域。

来自星相机的 ASC 数据显示，木卫二轨道附近的极高能辐射相对于低能辐射比之前认为的要多。数据还证实，木卫二面向轨道运动方向一侧的高能电子数量大于卫星的滑流。

这是由于木星磁层中的大部分电子由于木星及其磁场旋转而从后面超越木卫二，但能量非常高的电子却向后漂移，就像鱼儿逆流而上一样，它们撞上了木卫二的领先侧。

来自木星系统的辐射数据并不是 ASC 为该任务做出的第一次计划外的科学贡献。甚至在抵达木星之前，ASC 数据就被用来测量撞击朱诺号的星际尘埃。成像仪甚至使用相同的尘埃探测技术发现了一颗之前未知的彗星——区分出以极高速度撞击朱诺号的微小尘埃所喷射出的航天器碎片。

朱诺号任务的结果目前正处于同行评审的最后一轮，并将发表在《地球物理研究快报》上。

防尘环

与 ASC 一样，SRU 也被用作辐射探测器和低光成像仪。

朱诺号的 SRU 和 ASC 数据表明，与木卫二一样，在木星环内或靠近边缘运行(并帮助保持其形状)的小型“牧羊卫星”似乎也与木星的辐射环境相互作用。当航天器在与环卫星或密集尘埃相连的磁场线上飞行时，ASC 和 SRU 上的辐射计数急剧下降。SRU 还从朱诺号独特的有利位置收集了罕见的环的低光图像。

“木星环的形成过程仍有很多未解之谜，之前的航天器收集到的图像非常少，”SRU 首席联合研究员、负责管理该任务的美国宇航局喷气推进实验室的科学家海蒂贝克尔 (Heidi Becker) 说。

“有时我们很幸运，可以在镜头中捕捉到其中一颗小牧羊卫星。这些图像让我们能够更准确地了解环卫星目前的位置，并看到尘埃相对于其与木星距离的分布情况。”