美國國家航空暨太空總署（NASA）的朱諾號任務繪製了第一張全面的木星系統三維輻射圖，揭示了較小衛星的影響和木衛二附近的輻射強度。科學家利用朱諾號星載相機的創新技術，改造了這些設備來研究高能量粒子，為木星磁層的行為提供了寶貴的見解，並為未來的任務提供了幫助。

6月13日，美國國家航空暨太空總署的朱諾號太空船第62次近距離飛越木星，其搭載的朱諾相機（JunoCam）儀器捕捉到了木星的這一景象。公民科學家傑基-布蘭卡（Jackie Branc）使用JunoCam的原始數據製作了這張圖片。圖片來源：NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS；圖片處理：Jackie Branc (CC BY)

美國國家航空暨太空總署”朱諾”號任務的科學家們繪製了第一張完整的木星系統三維輻射圖。除了描述冰衛星木衛二軌道附近高能量粒子的強度外，地圖還顯示了木星環附近的較小衛星是如何改變輻射環境的。

這項工作依賴朱諾號的高級恆星羅盤（ASC）和恆星參考裝置（SRU）收集的數據，前者由丹麥技術大學設計和製造，後者由意大利佛羅倫薩的萊昂納多公司製造。這兩個資料集相輔相成，幫助朱諾號的科學家描述不同能量下的輻射環境特徵。

利用美國國家航空暨太空總署”朱諾”號上的高級恆星羅盤（ASC）星體追蹤器照相機提供的數據，這張圖顯示了這次任務在太空船環繞木星軌道上不同點的輻射強度模型。圖片來源：NASA/JPL-Caltech/DTU

ASC 和SRU 都是低照度相機，旨在協助深空導航。幾乎所有航天器上都裝有這類儀器。但為了讓它們作為輻射探測器工作，朱諾號的科學團隊不得不從一個全新的角度來看這些相機。

來自聖安東尼奧西南研究所的朱諾號首席研究員博爾頓（Scott Bolton）說：”在朱諾號上，我們嘗試創新使用感測器了解自然的新方法，我們已經將許多科學儀器用在了它們設計以外的地方。

2022 年9 月29 日，美國國家航空暨太空總署的朱諾號太空船在近距離飛越木星時，搭載的朱諾相機（JunoCam）儀器捕捉到了木星的衛星歐羅巴。圖片來源：圖片資料：NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS.影像處理：Björn JónsBjörn Jónsson (CC BY 3.0)

朱諾號的ASC由太空船磁力計吊桿上的四台星形照相機組成，它拍攝恆星影像以確定太空船在太空中的方位，這對飛行任務磁場實驗的成功至關重要。但事實證明，該儀器也是木星磁層中高能量粒子通量的重要探測器。相機記錄的是”硬輻射”，即以足夠的能量撞擊太空船並穿過ASC 屏蔽層的電離輻射。

丹麥技術大學的科學家約翰-萊夫-約根森（John Leif Jørgensen）說：”ASC每四分之一秒就會拍攝一張恆星影像。穿透其屏蔽的高能電子會在我們的影像中留下明顯的特徵，看起來就像螢火蟲的痕跡。

由於朱諾號的軌道不斷變化，太空船幾乎穿越了木星附近的所有空間區域。

朱諾號的擴展任務包括飛越木衛二、木衛三、木衛三衛星。這張圖描繪了朱諾號的木星軌道–“PJ”代表perijove，即最接近木星的點–從灰色的主要任務到藍色和紫色的擴展任務的42個軌道。

ASC 的數據表明，相對於低能量輻射，木衛二軌道附近的超高能量輻射比以前想像的要多。數據也證實，木衛二面向軌道運動方向的一側比月球尾部有更多的高能量電子。這是因為由於木星的自轉，木星磁層中的大部分電子都從後面超越了木衛二，而高能電子則向後漂移，就像魚兒逆流而上一樣，撞向木衛二的正面。

木星輻射數據並不是ASC 對這次任務的第一個科學貢獻。甚至在到達木星之前，ASC 的數據就被用來確定撞擊朱諾號的星際塵埃的測量值。該成像儀也利用同樣的塵埃探測技術發現了一顆以前未知的彗星，分辨出了高速撞擊朱諾號的微小塵埃噴射出的太空船小碎片。

木星為什麼有星環？木星環是1979年由經過的旅人1號太空船發現的，但它們的起源卻是個謎。 1995年至2003年期間，伽利略號太空船圍繞木星運行的數據後來證實，木星環是由流星體撞擊附近的小衛星形成的。資料來源：NASA、JPL、伽利略計畫（NOAO）、J. Burns（康乃爾大學）等。

與朱諾的ASC 一樣，SRU 也被用作輻射探測器和低照度成像儀。兩台儀器的數據都表明，與木衛二一樣，在木星環內或靠近木星環邊緣運行的小型”牧夫衛星”（它們有助於保持木星環的形狀）似乎也與木星的輻射環境相互作用。當太空船在與環衛星或高密度塵埃相連的磁場線上飛行時，ASC 和SRU 上的輻射計數會急劇下降。 SRU 也正在從朱諾號獨特的有利位置收集罕見的低照度星環影像。

SRU的首席聯合研究員、美國宇航局南加州噴氣推進實驗室（JPL）的科學家海蒂-貝克爾（Heidi Becker）說：”關於木星環是如何形成的仍有很多謎團，之前的航天器收集到的影像非常少。 “

朱諾號任務由美國國家航空暨太空總署位於加州帕薩迪納的噴射推進實驗室管理，是旨在探索木星以深入了解這顆巨行星的起源和環境的”新前沿計劃”的一個組成部分。該航天器由位於丹佛的洛克希德-馬丁航天公司建造和運營，其關鍵部件包括丹麥技術大學開發的先進恆星羅盤和義大利佛羅倫薩萊昂納多公司開發的恆星參考裝置。在西南研究所首席研究員博爾頓（Scott Bolton）的指導下，朱諾號有助於揭開太陽系中最大行星的神秘面紗。

編譯自/ ScitechDaily