美国史上最大的行星探测器将由重型猎鹰发射前往巨行星系统
“重型猎鹰”运载火箭（GOES-U任务）
预计在北京时间2024 年10月11日00:31（美东夏令时10日12:31），“欧罗巴快船”木星探测器将由“重型猎鹰”运载火箭在卡纳维拉尔角太空军基地LC-39A工位托举升空，探测器将首先进入地火转移轨道（TML），最终将进入环木星大椭圆轨道。
美国航空航天局（NASA）“欧罗巴快船”（Europa Clipper）任务将前往木星执行木星卫星 “欧罗巴”（Europa）卫星（木卫二）的探测任务。该任务包括三个主要科学目标，了解“欧罗巴”卫星冰壳及其下方海洋的性质，以及该卫星的成分和地质。该任务对“欧罗巴”卫星的详细探索将有助于科学家更好地了解地球以外宜居星球天体生物学潜力。
“欧罗巴快船”探测器
“欧罗巴快船”（Europa Clipper）任务探测器为大型木星探测器，由美国航天局位于南加州的由加州理工学院代管的喷气推进实验室（Jet Propulsion Laboratory，JPL）牵头研制，探测器主体由位于马里兰州劳雷尔的约翰斯·霍普金斯应用物理实验室（Johns Hopkins Applied Physics Laboratory，APL)、喷气推进实验室以及位于马里兰州格林贝尔特的美国航天局戈达德太空飞行中心（Goddard Space Flight Center，GSFC）合作设计。
“欧罗巴快船”探测器
“欧罗巴快船”主体由3个模块组成，航天电子设备保护罩模块（avionics vault）、射频模块、推进模块，配备直径3米高增益天线（high-gain antenna，HGA）。该探测器高度5米（16英尺），太阳翼展开翼展超过30.5米（100英尺），超过一个标准篮球场28米的长度，干质量（贮箱中未加注推进剂状态）为3241千克（7145磅），发动机推进剂质量2752.2千克（6067.6磅），整器发射质量约6000 千克（13000磅）。凭借巨大的太阳能电池翼和雷达天线，“欧罗巴快船”成为美国有史以来尺寸最大的行星探测器。
“欧罗巴快船”探测器
该探测器搭载了9台科学仪器和1个使用电信通讯系统的重力实验设备。其中，9台科学仪器分别为欧罗巴成像系统（Europa Imaging System，EIS)、欧罗巴热发射成像系统（Europa Thermal Emission Imaging System，E-THEMIS)、欧罗巴紫外光谱仪（Europa Ultraviolet Spectrograph，Europa-UVS)、欧罗巴地图成像光谱仪（Mapping Imaging Spectrometer for Europa，MISE)、欧罗巴快船磁强计（Europa Clipper Magnetometer，ECM)、磁测深等离子体仪器（Plasma Instrument for Magnetic Sounding，PIMS)、欧罗巴评估和探测雷达：海洋到近表面（Radar for Europa Assessment and Sounding: Ocean to Near-surface，REASON)、行星探测质谱仪（MAss Spectrometer for Planetary Exploration，MASPEX)、表面粉尘分析仪（SUrface Dust Analyzer，SUDA)。同时，还搭载了用于重力实验的射频硬件（Radio-frequency hardware）。
发射升空后，“欧罗巴快船”计划于2025年2月飞越火星，然后于2026年12月返回飞越地球，利用每颗行星的引力来增加其动量。在这些“引力弹弓”/“引力助推”（gravity assists）的帮助下，欧罗巴快船将达到在2030年4月到达木星所需的速度。在前往木星的过程中，“欧罗巴快船”飞行里程将达到29亿千米（18亿英里）。
“欧罗巴快船”将对木星卫星“欧罗巴”进行数十次抵近飞行，收集详细的测量数据用以研究该卫星。该探测器将在距离木卫二表面低至25千米（16英里）的最低高度上飞越木卫二49次，每次飞越时都会飞越不同的位置，以扫描几乎整个卫星。
“重型猎鹰”为太空探索技术公司（SpaceX）研制的大型低温液体运载火箭，是在“猎鹰九号”基础上并排捆绑两枚芯一级模块助推器而来，为两级半构型，由2枚助推器、芯一级、芯二级构成，主动力全部采用“默林”系列液氧煤油发动机。
“重型猎鹰”运载火箭（“灵神星”任务）
“重型猎鹰”火箭高70米，芯级及芯级助推器直径均为3.66米，整流罩直径5.2米，起飞质量约1421吨，最大起飞推力约2328吨，其标准地球同步转移轨道（GTO）运力为26.7吨。该箭为部分可重复使用运载火箭，助推器和芯一级可回收复用。本发“重型猎鹰”使用全新芯一级B1090.1，采用2枚复用助推器B1064.5和B1065.5。由于发射任务需要较大的速度增量，起飞级3枚芯一级模块全部用尽推进剂，不做回收。
自成功首飞以来，“重型猎鹰”总计执行了3次深空发射，“欧罗巴快船”将是其发射的质量最重的深空探测器，也是首次将3枚芯一级模块全部耗尽。
本次发射任务将是2024年“重型猎鹰”运载火箭第2次发射和首次深空发射。同时，这也是“猎鹰”系列火箭首次执行木星系探测发射任务。
作者：木兰星舟