年度重磅深空发射任务将至，重型猎鹰将耗尽全箭实施行星际发射

“重型猎鹰”首飞

根据最新计划，在北京时间2024 年10月15日00:06（美东夏令时14日12:06），在美国肯尼迪航天中心LC-39A工位，“欧罗巴快船”木星探测器将由“重型猎鹰”运载火箭发射升空，探测器将首先进入行星际转移轨道，最终将进入环木星大椭圆轨道。

耗资52亿美元的重磅深空任务

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）（木卫二）的探测任务。该任务三个主要科学目标包括确定 “欧罗巴”冰壳的厚度及其与下方海洋的相互作用；研究其成分；描述其地质特征。该航天器将试图确定“欧罗巴”冰壳下的海洋是否可能适合生命栖息。“欧罗巴快船”任务于2015年获得批准，到任务结束时，任务耗资将达到约52亿美元。

“欧罗巴快船”（Europa Clipper）探测器

“欧罗巴快船”为大型木星探测器，由美国航天局（NASA）喷气推进实验室（JPL）与约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室（APL)合作牵头研制，美国航天局（NASA）行星任务计划办公室（Planetary Missions Program Office）负责执行“欧罗巴快船”任务的计划管理。

“欧罗巴快船”太阳翼

“欧罗巴快船”探测器动力分系统配备24台发动机，通信分系统配备直径3米高增益天线（HGA），电力分系统配备一对分别由5个太阳能电池板组成的太阳翼。该探测器高度5米，太阳翼展开翼展超过30.5米，整器发射质量约6000 千克。“欧罗巴快船”是美国航天史上最大的行星探测器。

“欧罗巴快船”（Europa Clipper）探测器

该探测器搭载了9台（套）科学仪器，分别为欧罗巴成像系统（EIS)、欧罗巴热发射成像系统（E-THEMIS)、欧罗巴紫外光谱仪（Europa-UVS)、欧罗巴地图成像光谱仪（MISE)、欧罗巴快船磁强计（ECM)、磁测深等离子体仪器（PIMS)、欧罗巴评估和探测雷达：海洋到近表面（REASON)、行星探测质谱仪（MASPEX)、表面粉尘分析仪（SUDA)。同时，还搭载了1套用于重力实验的射频硬件（Radio-frequency hardware）。

根据任务时间线，“欧罗巴快船”计划于2025年2月在500至1000千米的高度上飞越火星，然后于2026年12月在3200千米的高度上飞越地球，先后利用2颗行星的引力进行“引力助推”（gravity assists），以达到飞往木星所需的速度。“欧罗巴快船”计划于2030年4月到达木星，整个转移飞行过程耗时5.5年，飞行里程将达到29亿千米。

“欧罗巴快船”计划在周期21天的环绕木星的大椭圆轨道上运行。该探测器将在距离“欧罗巴”表面低至25千米的最低高度上飞越49次，每次都会飞越不同的位置，以扫描几乎整个卫星。“欧罗巴快船”探测阶段将持续4年时间，计划在2034年9月以离轨撞击木卫三表面结束任务。从发射升空到任务结束整个任务实施阶段将持续长达10年时间。

探测器吨位过大，重型猎鹰需要耗尽全箭

本次任务载荷原计划使用重型运载火箭太空发射系统（SLS）发射，后由于火箭研制出现大幅延期等原因而改用“重型猎鹰”发射。

“重型猎鹰”为大型低温液体运载火箭，采用两级半串并联构型，起飞级芯一级和2枚芯一级模块助推器并排捆绑（三芯并联）。该箭高70米，芯级及芯级助推器直径均为3.66米，起飞质量约1421吨，其标准地球同步转移轨道（GTO）运力为26.7吨。本发“重型猎鹰”使用全新芯一级B1090.1，搭配2枚复用助推器B1064.6和B1065.6。由于本次发射任务动能需求较大，起飞级3枚芯一级模块将全部耗尽。

地球到木星的平均距离达到约7.7亿千米，远远大于地球到火星的平均距离2.25亿千米，“重型猎鹰”运力不足以将重达6吨的探测器直接送往地木转移轨道，只能将探测器送入绕行火星的行星际转移轨道。

本次发射任务将是“重型猎鹰”运载火箭第11次发射和第3次深空发射，也是“重型猎鹰”火箭质量最大的一次深空发射任务。

作者：木兰星舟