果汁为首次地球月球飞越而燃烧

2023年11月17日，欧空局的Juice航天器进行了八年木星之旅中规模最大、最重要的演习之一。Juice利用其主发动机改变了其绕太阳的轨道，使自己处于正确的轨道上，以便明年夏天的地月双重力辅助——这是同类中的第一个。

这次演习持续了43分钟，消耗了航天器全部燃料储备的近10%。这是由两部分组成的机动的第一部分，这可能标志着Juice的主发动机在2031年抵达木星系统之前的最后一次使用。

木星任务加速

欧空局的木星冰卫星探测器(Juice)于2023年4月14日从法属圭亚那的欧洲航天发射场发射升空。

它的任务是对这颗巨大的气态行星及其三颗大型海洋卫星——木卫三、木卫四和木卫二进行详细观测。

但Juice在2031年抵达木星系统之前不会开始对木星系统的性质和可能的宜居性进行调查。

为什么要花这么长时间才能到达木星?嗯，简短的回答是，它与地球和木星之间的距离关系不大，而更多地与当你向外冒险穿越太阳系时对抗太阳的巨大引力有关。

前往Juice、EuropaClipper、Galileo或Juno等巨型气体行星的任务如果必须自行储存克服太阳引力所需的所有能量，那么它们就只不过是巨型燃料箱。

相反，它们利用“重力辅助”或“飞越”机动，通过在途中穿过各个行星的强引力场来获取能量。

拍摄月球

Juice的首次推动力将来自其母星，届时它将于2024年8月返回地球，即发射一年多后。

事实上，在史无前例的飞越中，“果汁”将首先飞越月球，为其提供额外的动力，并使1.5天后飞越地球的效率更高。

但即使有了这种额外的推动力，为了充分利用重力辅助，果汁也必须在正确的时间、以正确的速度并以正确的方向行进到达地月系统。

这就是今天的演习的由来。

11月17日16:10(欧洲中部时间)，Juice的主发动机发生了持续约43分钟的燃烧。

德国欧空局ESOC任务控制中心的飞行动力学工程师朱莉娅·施瓦茨(JuliaSchwartz)表示：“这次演习消耗了大约363公斤燃料，几乎相当于Juice发射时使用的3650公斤燃料的10%。”

这是Juice迄今为止最大的一次行动。直到今天，Juice只使用了大约10公斤燃料——主要是为了帮助释放卡住的RIME天线而进行的一系列短暂燃烧的一部分。

“这是两部分机动的第一部分，目的是让Juice走上明年夏天与地球和月球相遇的正确轨道。第一次燃烧完成了95%的工作，将Juice的速度改变了近200m/s，”朱莉娅补充道。

“Juice是有史以来发射的最重的星际飞船之一，总质量约为6000公斤，因此需要很大的力量和大量的燃料才能实现这一目标。”

“几周后，一旦我们分析了Juice的新轨道，我们将进行第二个、规模小得多的机动第二部分。将机动分成两部分，使我们能够利用发动机的第二次点火来解决任何问题。第一个的不准确之处。”

2024年5月，可能会使用Juice较小的推进器进行一次额外的、规模小得多的机动，以便在接近地球期间进行最后的微调。

主机最后一次使用直至2031年

对于一次为期八年的旅程的任务来说，在短短43分钟内燃烧掉10%的燃料储备似乎很疯狂。但现在投资所有这些燃料将在未来几年获得回报。

Juice航天器运营经理伊格纳西奥·坦科(IgnacioTanco)表示：“如果这次机动的两个部分一切顺利，那么在2031年进入木星轨道之前，我们可能不需要再次使用主发动机。”“对于从现在到那时的小轨迹修正，我们将使用Juice的较小推进器。”

但这并不意味着从现在到果汁抵达木星之间不会发生任何有趣的事情。恰恰相反，这次旅程很有趣，因为它可以让“果汁”一路到达木星，而无需再次启动其主发动机，从而减少了航天器所需的燃料量，并使其能够装满科学仪器。

在2024年地球-月球双重飞越(称为月球-地球重力辅助;LEGA)之后，Juice将首先在2025年飞越金星一次，并在2026年和2029年再飞越地球两次(两次都没有来自月球的额外推动)月亮)。

伊格纳西奥补充道：“今天的演习将确保‘果汁’号在明年的正确时间抵达地月系统，进行两次飞越。”

“而且，由于我们的任务分析团队设计了巧妙的轨迹，这次飞越将几乎完美地与所有其他飞行轨迹对齐，而我们无需再次启动主引擎。”

每次飞越时，航天器都会获得比燃烧合理数量的燃料更多的能量，这些能量将帮助它克服太阳引力爬向木星。

伊格纳西奥说：“我们今天进行这一演习非常重要。否则，成本——我们需要燃烧多少燃料才能到达所需的新轨道——将开始急剧上升。”

今天的燃烧也让团队有机会确保Juice的主机正常工作。它在发射后不久就进行了首次测试，但直到今天，它还没有在深空进行过如此大的机动。

“有些事情我们之前无法测试。例如，我们只能估计燃料箱中的液体在航天器加速时将如何移动。准确地了解这一点非常重要，因为如果燃料其行为与我们预期的不同，它可能会导致航天器在燃烧过程中偏离轨道。因此，我们正在密切监视。”

下一站：木星

下一次Juice绝对必须启动其主机时间是2031年进入木星轨道期间。这是ESOC团队将监督的最重要的一次操作。

在经过木卫三并进入木星系统仅13小时后，航天器就需要减速约1公里/秒——是今天速度变化的五倍。

“这使得今天的演习也是对木星插入的一个重要测试——我们越早知道主发动机是否有任何问题。”

一旦进入围绕气态巨行星的轨道，果汁号就可以开始对木星系统的探索。ESOC团队将驾驶Juice进行35次飞越海洋卫星的任务。曾经，飞越木星每年都会进行一次，而在木星，飞掠次数将每两周进行一次。

这些冰冷卫星的特写镜头将使地球上的航天器和科学家能够收集更好地了解这些神秘的外星世界所需的数据。