我国如何探测木星及其冰卫星？

来源：微博@深空探测实验室

​结合我国运载火箭发射能力和探测器科学载荷与推进剂携带能力，地球至木星转移飞行过程需采用行星借力策略，并视情况辅助点火机动。分析可知，优选发射时间为2029年10月。

抵达木星后，木星系内轨道设计主要考虑科学目标和辐射防护（探测器可存活性）。科学目标的选取需结合国际木星系探测的形式进行综合论证。极轨更利于木星磁场探测，赤道轨道更适合木星系内巡航与木卫飞越，中倾角轨道可以兼顾赤道与极区探测。

以木星为主探测目标时，当资源只够支撑一个探测器时，木星系内轨道需进行权衡；如果资源足够，可考虑实施木星双环绕探测，一个以极轨环绕，另一个以中低倾角轨道环绕，除各自的探测外，两器还可实现星间联合测试。

如果聚焦木卫探测，可直接设计木卫环绕轨道；如果想兼顾木星及木卫，可先环绕木星再转移至环绕木卫。此外，还可以考虑释放大气进入器，获取大气内部结构，也可以携带木卫撞击器或着陆器，对木卫进行撞击或着陆探测。

从辐射防护角度分析，越靠近木星，辐射环境越恶劣。在轨道设计中，应减少探测器在辐射恶劣区域中的滞留时间，确保探测器的安全。

具体建议包括5点：

（1）加强顶层任务规划。建议在木星系探测任务中，在科学目标上，实行与欧美差异化探测思路，聚焦尚属空白的研究内容，挖掘原创性成果；在探测目标上，尽量扩展潜在探测对象，包括木星、木卫、行星际空间、可能飞越的行星及小天体；在探测形式上，在环绕探测的基础上，挖掘大气进入、木卫撞击、木卫着陆、木卫钻冰等技术。

（2）加速关键技术攻关。建议提前布局，加强对多天体动力学环境下复杂轨道设计、木星系强辐射环境效应防护、甚长周期自主管理等核心技术先期攻关的支持力度，突破技术瓶颈，带动一批高精尖前沿课题研究，完善我国迈向更远深空的技术能力体系。

（3）注重创新与自主可控。木星系探测将面临超远距离、超低光照、超低温、超强辐射等恶劣任务环境，需实现运载能力、快速抵达、探测器寿命的综合平衡。在继承成熟技术的同时，任务设计与技术攻关更需遵循强化创新原则，在快速飞行、空间能源、高效推进等方面深挖，提出我国特色技术方案。在核心技术方面，注重自主可控，并做好充分验证，确保可靠可行。

（4）关注科学原创成果输出。建议在木星系探测任务中，针对目前尚未突破的科学空白入手，比如木星大气运动垂直结构、木星内部结构、木卫冰下海洋等，设计并研制新型科学载荷，以获取更多原创性科学发现，填补科学空白。

（5）积极开展国际合作。在我国木星系探测任务规划与实施中，建议充分借鉴国际合作任务的协作方式，如联合欧洲航天局开展木星系环境研究、科学目标联合挖掘，充分利用其他国家的经验，为我国木星系探测任务的实施提供支撑。充分利用其他国家从以往的深空探测任务中继承的经验教训，搭建木星系探测科学研究、技术试验和协同创新平台，汇聚国际顶尖科技人才，发挥共同智慧，更高效、可靠地开展木星系探测任务，获得更多科学成果并为未来的深空探测任务积累工程经验。

（节选自《木星冰卫星探测任务分析与我国木星探测建议》，《空间科学与试验学报》2024年第3期 ）