强大的木星庞大得难以想象。木星的质量比太阳系中所有其他行星和小行星的总和还要大，其体积相当于 1300 个地球。仿佛这样一个大家伙还需要额外的保护，木星还笼罩在比地球周围严酷数千倍的辐射中。
“除了太阳，木星是太阳系中任何天体辐射环境最恶劣的，”洛克希德·马丁公司工程师凯文·鲁道夫说，他曾参与设计和制造朱诺号宇宙飞船。
朱诺号宇宙飞船 将于 7 月 4 日抵达木星 并绕其运行两年。朱诺号将如何在这种灼热的辐射中生存？“我们基本上是一辆装甲坦克，”朱诺号首席研究员斯科特·博尔顿说。“这次任务在很多方面都是 NASA 的首次尝试。这可能是他们尝试过的最大挑战之一，即如此近距离地接近木星。”
辐射来自何处？
木星巨大的金属核心使其拥有比地球大 20,000 倍的磁场。就像地球的磁场一样，木星的磁层会捕获从太阳流出的带电粒子。
磁层中的粒子会随着时间累积，其中许多会变得更危险。随着行星的旋转，木星的磁场也会旋转，加速所有被磁网捕获的带电质子和电子。当它们相互碰撞时，它们也会获得更多的能量。
“你最终得到的是弹珠，”鲁道夫说。但它们是亚原子的，因此可以穿透宇宙飞船的实心船体，给宇宙飞船的电子设备带来麻烦。
“这些弹珠般的粒子会飞入电子电路，将芯片上的原子撞掉，或者将电路中的电子撞出位置。如果它们撞掉的足够多，就可以摧毁电路。”
装甲坦克
1. 避开辐射
确保朱诺号的电路不被辐射破坏的第一步是限制其暴露。
木星最严重的辐射集中在其赤道区域，因此朱诺号的椭圆轨道将确保它尽量少地飞越这些区域。
“我们的轨道大部分时间都远离木星，”鲁道夫说，“当它们靠近时，它们会快速穿过强度大的区域，然后飞到辐射层下方，并快速飞出去。”
“我们是在走钢丝，”博尔顿说。“通过飞越两极，我们能够进入大气层和这些强辐射带之间的一个小缝隙。”
2. 辐射硬化
洛克希德·马丁公司基于“火星勘测轨道飞行器”设计了朱诺号。但火星附近的辐射水平远低于木星，因此朱诺号团队不得不进行一些调整。
工程师们用一层薄薄的铅屏蔽包裹了朱诺号航电设备的许多组件，这种屏蔽足够密集，粒子很难穿透。
他们还使一些电子部件变大，以减少每次辐射撞击的影响。例如，鲁道夫说，如果一个晶体管只有五个原子，辐射撞掉了一个原子，那么它就损失了 20% 的功能。但如果晶体管有 500 个原子，一次辐射撞击只会导致 0.2% 的损失。
“如果它更大，它就能更好地抵抗辐射，”鲁道夫说。
这种辐射硬化使得宇宙飞船能够承受 50,000 雷姆的辐射剂量。但与朱诺号在其使用寿命中将暴露的 2000 万雷姆相比，这仍然相去甚远。为了使其更坚固，他们需要建造一个特殊的盒子。
3. 防辐射保险库
朱诺号的大部分电子设备都隐藏在一个边长约 3 英尺的立方体内。“保险库”由半英寸厚的钛金属制成，可以阻止或减缓那些快速移动的带电粒子，防止它们撞击朱诺号的精密部件。
当然，如果朱诺号的太阳能电池板和相机锁在一个黑暗的盒子里，它们就没什么用了。这些和其他传感器被放置在保险库外面，电缆将它们连接到保险库内的电路。
这些外部部件也增加了保护。例如，用于帮助宇宙飞船定位的星象相机被包裹在一个厚一英寸的容器中，只有一端是打开的。
太阳能电池板阵列顶部覆盖着一层 12 毫米厚的玻璃。玻璃允许光线进入，以便太阳能电池板能够正常工作，但它也提供了一定的辐射和损坏性尘埃粒子防护。
4. 超额补偿
为了了解辐射如何影响朱诺号的太阳能电池板，工程师们将电池放置在一个鲁道夫称之为“热狗”形状的腔室中，该腔室用电子束轰击电池。
这些实验表明，太阳能电池在其使用寿命中将损失 10% 到 15% 的输出。因此，为了弥补，团队将面板扩大了 10% 到 15%。这样，即使在任务即将结束时，朱诺号仍然有足够的电力进行拍照和测量。
总的来说，朱诺号的设计能够承受的辐射量是科学家们预计的 2 倍。其总辐射耐受量为 4000 万雷姆，为误差留有一定空间，以防辐射水平高于预期，并且也为将任务延长至 2018 年 11 月之后留下了可能性。
为欧罗巴铺平道路
朱诺号的辐射保护传感器以前所未有的细节向我们展示了木星。这次任务可能有助于揭示木星是如何形成的，进而阐明太阳系，甚至生命本身是如何起源的。
NASA 还在认真考虑一项前往木星的卫星欧罗巴的任务，科学家们认为欧罗巴是我们太阳系中最有可能发现外星生命的地方之一。由于欧罗巴轨道运行在木星的强辐射带中，朱诺号的设计可以帮助塑造未来前往那里的宇宙飞船。
“欧罗巴的辐射剂量比我们从木星那里得到的辐射剂量要大得多，”鲁道夫说。“他们将不得不拿出一些巧妙的东西，我相信 NASA 将从这次任务中吸取教训。”
