能在木卫二上发现生命的雷达通过了首次重大测试

2024年3月，当NASA的木卫二快船号探测器飞掠火星时，成功完成了一项在地球上无法实现的关键雷达测试。任务科学家完成全部数据分析后宣布：雷达性能完全符合预期，在火星赤道区域顺利完成了信号发射与接收。

这台名为REASON（木卫二雷达探测仪：从表层到地下海洋）的雷达设备将穿透木卫二的冰壳进行探测——其内部可能存在液态水囊。该雷达甚至可能探测到这颗木星第四大卫星冰壳下的海洋。

"这次飞掠实现了我们所有的预期目标，"德克萨斯大学奥斯汀分校雷达首席研究员唐·布兰肯希普表示，"测试旨在验证雷达执行木卫二任务的准备状态，结果非常成功。设备每个组件都精准实现了设计功能。"

该雷达将帮助科学家研究冰层如何捕获海洋物质并将其输送至卫星表面。在地表探测中，它将用于分析木卫二的地形特征（如山脊），使科学家能将其与REASON拍摄的地下结构进行关联研究。

地球测试的局限

木卫二快船的雷达配置在行星际探测器中独具特色：REASON采用两对从太阳能板延伸出的细长天线，展开跨度达58英尺（17.6米）。这些巨型太阳能板本身就有篮球场大小，以便在光照强度仅为地球1/25的木卫二捕获足够阳光。

在2024年10月14日从肯尼迪航天中心发射前，仪器团队完成了所有可行测试。研制阶段，南加州喷气推进实验室的工程师们甚至在室外搭建高塔，在实验室所在高原上对高频天线工程样机及更紧凑的甚高频天线进行展开测试。

但实际飞行部件组装完成后，必须保持无菌状态，只能在密闭空间测试。工程师利用组装探测器的JPL一号高湾洁净室对设备进行分项测试。然而要测试REASON信号"回波"需要约250英尺（76米）长的测试舱——接近橄榄球场的四分之三长度。

火星测试契机

3月1日的火星飞掠主要任务是通过引力助推调整轨道——此时距发射不足五个月。但这次飞掠也为红外相机校准提供了机会，并让雷达设备在NASA研究数十年的火星地形上空进行实战演练。

当探测器以3100英里（5000公里）到550英里（884公里）的高度掠过火星火山平原时，REASON进行了约40分钟的无线电波收发。相比之下，在木卫二任务中，该设备将在距月表仅16英里（25公里）的高度工作。

工程师最终获取了60GB的丰富数据。他们立即确认REASON运行良好。飞行团队于五月中旬开始完整数据下载。科学家们随后数月将详细分析这些数据并进行交叉验证。

"工程师们为测试的完美成功兴奋不已，"JPL副科学主管特里娜·雷表示，"所有参与测试的人员——以及首次看到数据的科学家——都激动地惊呼'快看这个！看那个！'现在科学团队已开始学习数据处理，并对比模型分析设备特性。他们正在为木卫二任务进行实战演练。"

木卫二快船抵达目标的总航程约18亿英里（29亿公里），2026年还将借助地球引力加速。目前探测器距地球约2.8亿英里（4.5亿公里）。

任务背景

木卫二快船的三大科学目标是：测定冰壳厚度及其与下层海洋的相互作用、分析成分配比、测绘地质特征。这项深度探测将帮助科学家评估地球外宜居星球的天体生物学潜力。

加州理工学院管理的JPL负责任务开发，与约翰霍普金斯大学应用物理实验室等机构合作。APL联合JPL、戈达德太空飞行中心等机构完成探测器主体设计。马歇尔太空飞行中心行星任务办公室负责项目管理，肯尼迪发射服务处负责发射任务。REASON雷达由德克萨斯大学奥斯汀分校主导。