看完國產(chǎn)科幻劇片《流浪地球》，大家才明白木星太危險，高質量大引力、強磁場高輻射、持續(xù)千年的超級風暴時速達618公里/小時，高溫高速帶電的等離子環(huán)等等等等，流浪中的地球能全身而退嗎？讓我們在地球流浪之前，多了解木星一些。

2003年伽利略號木星探測器（1989年發(fā)射）一頭沖進木星大氣層玉石俱焚的時候，美國宇航局（以下簡稱NASA）的新疆界計劃剛獲得國會批準。這項宏偉計劃在接下來的幾十年直接影響了人類太空探索的方向，到現(xiàn)在已經(jīng)執(zhí)行到第三項任務。前兩項任務和木星關系密不可分，任務一的新視野號探測器2007年在距離木星200萬公里的位置瞅了一眼就直奔冥王星去了，一騎絕塵。任務二是為木星專屬定制的，NASA燒掉11億美元打造了史上最厚探測器（180公斤重/1cm厚鈦金屬殼）朱諾號并在2011年發(fā)射升空，2016年抵達木星軌道開始創(chuàng)造木星探索的新篇章。

相比開山鼻祖伽利略號，朱諾號已經(jīng)鳥槍換炮了。太陽能取代了核動力，運載火箭取代了航天飛機（伽利略號就被挑戰(zhàn)者號事故耽誤了3年）。了解木星的技術手段越來越豐富。紫外、可見光、紅外、微波等等悉數(shù)上場，太赫茲頻段探測器也已漸成為宇航探測的標準配置。朱諾號搭載了六通道微波輻射計（MWR/ 600MHz-22GHz）。

在朱諾號以每秒70公里的速度從木星北極向南極高速俯沖這袋煙的功夫（共俯沖了11趟），微波輻射計（MWR）火力全開穿透了木星近500 km的云層，測量了大氣中水和氨氣的豐度、溫度同時還順帶解開了木星閃電之謎。當然其他探測器也沒閑著，紅外探測器拍到了絢麗到讓人略感恐懼的多個氣旋（直徑1000公里），尖刀狀的磁力計也對木星三維磁場分布進行了精密測量。

圖片1. 朱諾號微波輻射計工作示意圖 來自Sci-News.com

有趣的是同伽利略號（2003年）和朱諾號（2011年）解開的木星謎團（發(fā)了一堆Science和Nature文章）相比，他們帶回的問題只多不少。

木星含水量數(shù)據(jù)和理論模型一個都合不上；木星的實際磁場甚至要比理論模型預測的更加強大；對極光的測量結果也沒有一項同預期相符；大紅斑從哪來到哪去？內(nèi)核是不是金屬氫？這些問題只有等到下一艘木星飛船來解答了。

一直要等到2030年歐空局（以下簡稱ESA）的木星探測器JUICE（以下簡稱JUICE）才會飛抵木星軌道（8年的路途）。

歐空局早在2004年就開始和美國宇航局（以下簡稱NASA）合作計劃探測木星。說好NASA負責木衛(wèi)二和ESA負責木衛(wèi)三（木衛(wèi)二-木星系統(tǒng)探測計劃EJSM），可是到了2011年NASA宣布沒錢了，退出了該項目（流浪地球里也確實沒美國什么事）。ESA只好重新修正計劃并咬牙承擔全部費用約8.5億歐元，預計采用阿里亞娜5火箭在2022年發(fā)射，用八年的時間抵達木星，隨后用至少三年的時間對木星及其衛(wèi)星進行觀測（很可能一年就報銷了）。

圖2. JUICE木星探測器假想圖 來自ESA

JUICE將主要用于研究木星的冰衛(wèi)星。目的是探索衛(wèi)星的大氣層和磁層，調(diào)查木衛(wèi)三的厚冰殼下是否存在適合居住的液體海洋，并且伺機尋找適合的著陸場。它將搭載包括相機、光譜儀、穿冰雷達、高度計等多達11種探測儀器（如下表）。

這十一般兵器將用來揭開木星一層又一層的面紗，如下圖：

圖3. JUICE木星探測器各探測器的功能 來自ESA

SWI作為JUICE的核心儀器之一將在太赫茲頻段重點分析木星和木衛(wèi)三的平流層和對流層，并研究溫度變化、物質組成以及木衛(wèi)三的表面狀態(tài)。德國宇航局委托馬普所（Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung）總體負責SWI的設計生產(chǎn)。

圖片4. JUICE木星探測器太赫茲輻射計結構圖 來自LERMA

SWI采用肖特基二極管搭建的超外差雙通道光譜儀,兩個輻射計通道工作頻率分別是520-630GHz（噪聲溫度<2000K）和1080-1280GHz（噪聲溫度<4000K）。其中150GHz倍頻方案在RPG（功率合成）和ACST二選一（RPG最后勝出），300GHz以上高頻部分方案在巴黎天文臺LERMA或者CHARLMERS大學二選一（LERMA最后勝出）。饋源天線和柵網(wǎng)以及輻射計的定標系統(tǒng)均由英國TK公司設計制造。

圖片5. JUICE木星探測器600GHz輻射計實物圖 來自LERMA

圖片6. 振動測試臺上的JUICE木星探測器輻射計定標系統(tǒng) 來自TK

目前JUICE各組件已經(jīng)逐步開始進行功能測試和宇航級熱力學測試，估計會在明年開始總裝。

近年在宇航探測中太赫茲技術的應用可謂是風起云涌，歐空局是當仁不讓的技術急先鋒。燒掉大筆的歐元后也收獲了在普朗克、哨兵、MetOp-SG等多顆衛(wèi)星上太赫茲宇航技術的飛躍和普及。SWI代表了目前太赫茲宇航技術（基于肖特基二極管）的巔峰，10年后它面對的將是九死一生的木星軌道，無論是否能創(chuàng)造歷史JUICE探測器和它的團隊都必將被鐫刻在星空之下。