人类迄今为止最大的行星探测器“欧罗巴快船（Europa Clipper）”已成功发射，开启了前往木星第二颗卫星木卫二的征程。其搭载的质谱仪将成为探测地外生命的重要支撑设备！

美国当地时间10月14日（北京时间15日0时06分），美国国家航空航天局（NASA）在佛罗里达州的肯尼迪航天中心，利用马斯克的SpaceX公司重型猎鹰火箭成功发射了“欧罗巴快船”探测器。这是一台大型木星探测器，尽管名为“欧罗巴快船”，但与欧洲并没有直接关系，名称源于其探测目标——木卫二（也称“欧罗巴星”）。据悉，NASA为该项目投入了约50亿美元。

“欧罗巴快船”由美国航天局在南加州的喷气推进实验室主导研制，该实验室由加州理工学院管理。探测器主体由三个模块组成：航天电子设备保护罩模块、射频模块和推进模块，并配备直径3米的高增益天线。探测器总重量约6吨，其中设备重量3.24吨，燃料重量2.75吨，是有史以来尺寸最大的行星探测器，造价50亿美元，也是史上最昂贵的行星探测器。

这台探测器体积也是相当庞大，高度5米，太阳翼展开长度超过30.5米（包括卫星长度），比篮球场长度还长，太阳能接收面积在120平方米左右。

为了多送它一程，将它的飞行速度加速到最大，猎鹰重型火箭放弃了回收模式，拆掉回收支撑架并将里面的燃料用完，以求将其加速的最大速度。接下来该探测器将在五年半内飞行约29亿公里，并于2030年进入木星轨道。

“欧罗巴快船”主要目的是研究木星的卫星木卫二是否具有适合生命生存的条件。这个星球环绕木星运行，天文学家认为它的表面是厚厚的冰盖，厚度在10~100公里之间，下面是深达50~300公里的液态水，水的下面才是岩石表面，所以一般认为木卫二是一颗极富水星球，其水量甚至要比地球上还多不少，而且是有着丰富的液态水。

因此有很多科学家认为在木卫二巨大的冰下海洋中，很可能存在着很多种深海生命体，或者说这个巨大的地下海洋中有一个独立的生态系统。据美国航天局介绍，这里被认为是太阳系内在地球之外寻找生命存在条件的“最佳地点”。

为了将木卫二这颗星球上的情况打探清楚，“欧罗巴快船”探测器搭载了9台科学仪器和1个使用电信通讯系统的重力实验设备。其中有多台光学成像系统、光谱仪、磁力计、质谱仪、粉尘分析仪、重力实验射频硬件、探测雷达和等离子体探测器等。

为了前往目的地，“欧罗巴快船”的飞行轨道也很独特，重型猎鹰火箭虽然推力强大，但也并不能将它直接推向目的地，所以它的飞行之旅还需要经过地球和火星的引力弹弓效应加速。

按计划它将于2025年2月飞越火星，然后于2026年12月返回地球，利用飞掠行星时的引力势能来增加动能。之后它大概会在2030年4月到达木星，一路飞行近30亿公里。

在到达木卫二轨道后，“欧罗巴快船”将在环绕它飞行的过程中进行各种探测，其中包括在接近行星表面25公里处飞掠49次，扫描整颗卫星的表面情况，寻找这颗卫星所蕴含的各种生命迹象。

该款质谱仪全名为Mass Spectrometer for Planetary Ex Ploration（MASPEX，行星探测质谱仪），是在2023年由美国西南研究院(SwRI)研制交付。SwRI在为太空任务设计和制造仪器方面拥有数十年的经验。

MASPEX的质量分辨率比之前飞向太空研究木卫二大气气体和表面材料的任何东西都要精细数百倍。MASPEX的高级功能可以提供有关木卫二深处发生的条件和过程的化学线索。

MASPEX仪器将成为任务有效载荷中的九种科学仪器之一，其中还包括 Europa-UVS，这是 SwRI 开发的紫外线光谱仪，是一系列航天器仪器中的最新产品。MASPEX将分析木卫二附近的气体，以了解木卫二表面，大气和可疑地下海洋的化学性质。MASPEX将研究木星的辐射如何改变木卫二的表面化合物，以及其冰冷的表面和地下海洋如何交换物质。

MASPEX首席研究员的SwRI高级副总裁Jim Burch曾提到，“MASPEX的质量分辨率比以前飞入太空的任何东西都要精细数百倍”。Burch领导该研究所的太空部门，有三个部门致力于空间科学，太阳系科学和空间系统。

MASPEX能够根据原子结合的能量来区分质量几乎相同的分子。它还区分同位素 - 具有相同数量的质子但不同数量的中子的原子。这些能力对于揭示欧罗巴的秘密至关重要。

一旦到达，木卫二快船将绕木星运行，并反复近距离飞越冰冷的卫星。MASPEX的工作原理是从木卫二表面放出的气体分子，并将其转化为称为离子的带电粒子。它将离子（缺少电子的原子和分子）在仪器内来回反弹多达400次。通过计时它们通过仪器的传输，MASPEX测量这些离子的质量，从而揭示每个分子的身份，从而有助于确定木卫二是否适合居住。

SwRI开发的仪器包括美国宇航局新视野号航天器到冥王星和柯伊伯带的仪器，月球勘测轨道飞行器（LRO），现在绕木星运行的朱诺号航天器，以及欧空局的JUpiter ICy卫星探测器（JUICE），计划于2023年发射以绕木星及其卫星木卫三运行。

美国宇航局喷气推进实验室的天体生物学家史蒂夫·万斯在 AbSciCon2024 上表示：“虽然目标是了解引导木卫二的化学反应，包括木卫二海洋中可能发生的新陈代谢，但质谱仪和灰尘分析仪也有可能拾取包括氨基酸在内的大型有机分子和可能成为生命存在线索的东西——尽管不是生命本身的确凿证据。”

如果 MASPEX 能够识别有机分子甚至氨基酸，并能证明卫星表面的物质有一条清晰的路径通往下方的海洋，那么研究人员就有理由对木卫二上存在生命的可能性抱有乐观的态度。

来源：央视新闻、澎湃新闻、科普大世界
整理：临床质谱网