NASA的“歐羅巴快船”探測器借助火星飛向深空

這幅藝術構想圖展示了NASA的木衛二快帆探測器在飛掠火星時，借助行星引力調整其飛向木星系統的軌道路徑。圖片來源：NASA/JPL-Caltech

引力助推：深空航行的高效秘訣這艘旨在探索木星衛星木衛二的軌道探測器將研究該衛星是否具備宜居性，但其征程第一步需要借助火星引力實現深空跨越。

關鍵時間節點
3月1日，NASA的木衛二快船探測器將以距火星表面僅550英里（約884公里）的高度疾速掠過，執行被稱為"引力輔助"的關鍵機動——通過行星引力彎曲航天器軌道，為其漫長木星系統之旅的關鍵階段校準航向。此次近距離飛掠還為科學家提供了額外實驗機會，他們將測試探測器的雷達儀器與熱成像儀。

美國東部標準時間下午12:57，木衛二快船將以相對于太陽約15.2英里/秒（24.5千米/秒）的速度抵達最接近火星的位置。在此時間點前后各12小時內，探測器將利用火星引力實施"太空剎車"，重塑其繞日運行軌道。完成飛掠后，其飛行速度將降至約14英里/秒（22.5千米/秒）。

星際彈弓效應
此次火星飛掠為2026年12月的第二次引力輔助（地球飛掠）奠定基礎，屆時地球引力將像彈弓般為探測器提供速度增益。此后探測器將直抵外太陽系，預計2030年4月抵達木星軌道。

NASA噴氣推進實驗室任務系統工程師布雷特·史密斯解釋："我們以極高速度接近，火星引力場將彎曲探測器路徑。在此過程中，我們與行星進行微量能量交換，最終獲得返回地球附近的軌道。"

軌道力學藝術
木衛二快船于2024年10月14日搭乘SpaceX重型獵鷹火箭從佛羅里達肯尼迪航天中心升空，開啟18億英里（29億公里）的木星之旅——該距離相當于日地距離的五倍。若缺少2025年火星與2026年地球的引力助推，這艘重達12,750磅（6,000公斤）的探測器將需要更多燃料（導致重量與成本激增）或耗費更長時間抵達目標。

NASA噴氣推進實驗室任務規劃師本·布拉德利形容："這就像在太陽系中打臺球，必須精確計算行星飛掠角度與時機，才能積累足夠能量抵達木衛二。整個太陽系的幾何結構必須完美配合才能實現。"

在發射大約4個半月后，NASA的快船探測器將在3月1日經過火星時執行一次引力輔助機動。明年，探測器將再次經過地球，進行最后一次引力輔助，之后前往木星軌道。
NASA/JPL-Caltech

精密軌道修正
探測器初始軌道設計預留了火星安全距離緩沖帶，以防發射后數周內出現意外碰撞風險。任務團隊通過三次軌道修正機動（分別于2024年11月初、2025年1月下旬和2月14日執行）逐步調整航向。火星飛掠15天后將進行第四次修正，整個任務期間預計執行超過200次軌道調整。

科學探測良機
除軌道優化外，科學家將利用此次火星近距離接觸測試兩項關鍵設備：飛掠前一天校準熱成像儀，未來數月將傳回多色火星圖像；最近距離點附近首次全系統測試巨型雷達設備——該設備因天線尺寸與波長特性無法在地面進行完整測試。

此次引力輔助機動不僅彰顯NASA精妙的軌道設計能力，更為揭開木衛二冰封海洋的奧秘鋪就高效航路。隨著探測器持續向深空進發，人類距離解答"地外生命是否存在"的終極命題又近了一步。

參考

https://www.nasa.gov/missions/europa-clipper/nasas-europa-clipper-uses-mars-to-go-the-distance/