美国宇航局（NASA）的朱诺号探测器已经冲过了机器人竞赛的终点线，打破了利用太阳能旅行的最远距离纪录。该探测器正前往与木星会合，预计于 7 月 4 日抵达。
太阳能探测器非常普遍，但它们从未被用于如此遥远的太空深处，而且有充分的理由。木星附近的太阳光强度是地球上的 25 倍。这通常不足以驱动像朱诺号这样篮球场大小的探测器，但它却能做到，这归功于几个不同的因素。
阳光下的位置
伽利略号是第一艘也是唯一一艘绕木星飞行的探测器。当它于 1989 年发射时，太阳能电池板的效率太低，无法在深空中工作——只有大约 12% 的光能转化为电能。但当洛克希德·马丁公司于 2003 年设计朱诺号时，效率已翻倍多，达到 28%，足以完成首次仅依靠太阳微弱的、来自 5 亿英里外光线的深空任务。
通常，像“好奇号”火星车、“卡西尼号”、“新视野号”和“伽利略号”这样的机器人探测器通过车载放射性同位素热电发生器（RTG）获取电力。它们通过利用放射性材料（在此例中是钚）释放的热量来发电。RTG 是为昂贵的探测器脆弱的电子设备在寒冷的太空提供能源和温暖的绝佳方式，但使用 RTG 也有一些缺点。放射性材料极其危险，增加了发射的风险，而且非常昂贵。在一个核不扩散的时代，也很难生产——这就是为什么NASA 只剩下几块 RTG 探测器电池。
当朱诺号的概念最初开始时，仍然有足够的钚可以为朱诺号提供 RTG 动力源，但这从未被考虑过。
洛克希德·马丁公司朱诺号工程师凯文·鲁道夫（Kevin Rudolph）表示：“我们从未考虑过用 RTG 设计朱诺号。”“我们一直都知道我们将使用太阳能来完成这项任务。”由于朱诺号是 NASA 预算较低的新 frontiers 任务之一，就像“新视野号”和小行星探测器“OSIRIS-REx”一样，朱诺号团队必须保持简洁。“我们大致知道卡西尼号 RTG 的成本，而且它们是在还有相当数量钚的情况下制造的，”鲁道夫解释说。“即使有充足的钚供应，它们仍然非常昂贵，所以对我们来说这不是一个选择。”
为效率而生
朱诺号有三个 30 英尺长的太阳能阵列翼，配备了总共 18,698 块独立的太阳能电池。总共可输出约 500 瓦的电力，这足以运行朱诺号所有的科学仪器并保持电子设备温暖。
使这次任务成为可能的不只是更新的太阳能效率，还有探测器上每一个元素的内在设计。科学家和工程师们将仪器设计得尽可能节能，甚至规划了任务轨道来利用太阳能电池。
洛克希德公司的工程师将朱诺号设计成大多数时间都面向太阳，以储备太阳能。独特的极地轨道避免了木星遮挡探测器，提供持续不断的电力供应。
为了在将朱诺号安装到火箭上之前确保该系统正常工作，工程师们将太阳能电池放入测试舱，并将它们冷却到零下 290 华氏度的严寒温度，这是探测器在木星上生活的温度。当电池板冷冻时，团队用非常微弱的光照射它们，同时用电子枪轰击它们，以模拟木星严酷的辐射环境。“通过这项测试，我们能够计算出运行朱诺号需要多少太阳能电池板，”鲁道夫解释说。“结果是我们需要的表面积为 50 平方米，我们将其分成三个独立的翼。”
并非阳光普照之处
由于 13 年前的这个设计选择，朱诺号彻底改变了深空任务的运行方式。对于未来前往木星系统的探测器来说，这意味着太阳能供电将成为新常态。遗憾的是，前往更远地方（如土星）的任务目前还无法实现太阳能供电。土星比木星还要远 12 亿英里，那里的阳光不足以驱动探测器。但随着地球上太阳能技术的不断发展，效率将不断提高，可能有一天会实现更深远的太阳能探测任务。
由于 NASA 仅剩少量钚储备，这最终限制了可以前往土星、海王星、天王星和柯伊伯带等地方的任务数量。幸运的是，就在去年，能源部与 NASA 合作开始生产新的 238 钚供应，最终重新充实了 NASA 的 RTG 储备。
朱诺号在经过 17 亿英里的旅程后将于 7 月 4 日抵达木星。抵达时，它还将打破几项新纪录；它不仅将是有史以来速度最快的探测器，离开地球的速度高达每小时 165,000 英里，而且朱诺号将比以往任何探测器都更近地绕木星飞行，提供有史以来最高分辨率的木星图像。对于一个预算较低、太阳能供电的科学机器人来说，这已经很不错了！
朱诺号的任务是确定木星是否有固体核心，并穿透大气层，以更好地了解像木星这样的气态巨行星是如何形成的。由于木星是我们太阳系中最大的行星，它包含了许多关于我们太阳系如何形成的问题的答案，甚至可能让我们更好地了解地球是如何形成的。
《大众科学》杂志将在 NASA 的喷气推进实验室报道朱诺号的飞掠！在此处关注我们的报道。
修正于 2016 年 7 月 1 日下午 2:33：此故事的早期版本错误地说明了朱诺号与太阳的距离。我们对此错误表示歉意。
