太阳系中，木星、土星、天王星和海王星被归类为巨行星，又称类木行星。它们的体积十分巨大，星体的绝大部分都由气液两相的氢和氦组成。其中，木星和土星的核可能是熔融的岩石核，被液态氢组成的幔所包围，外壳和大气层主要由氢和氦组成；天王星和海王星拥有由岩石、水、氨和甲烷组成的冰混合物构成的内核，核外被水、氨和甲烷构成的冰混合物所包围，所以有时又被单独归类为“冰巨星”。
“伽利略号”探测器由“亚特兰蒂斯号”航天飞机运送升空
巨行星离地球十分遥远，最近的木星距离太阳约5个天文单位，而最远的海王星则距离太阳约30个天文单位。前去遥远的巨行星探险，不仅要穿越小行星带，遭受巨行星附近的强电磁辐射，一路上还要克服或利用太阳的强大引力。迄今为止，所有前往巨行星的探测器都是利用从行星近旁飞掠产生的弹弓效应飞到目的地的。
“卡西尼号”探测器进入土星轨道示意图
20世纪70年代，美国航空航天局的科学家发现4颗巨行星即将排成一长串，这无疑是一个实现“一箭四雕”的千载难逢的机会。为此，他们研制并发射了“旅行者1号”和“旅行者2号”两个探测器，为它们先行探路的则是“先驱者10号”和“先驱者11号”。“先驱者10号”和“先驱者11号”分别是第一个飞掠木星和土星的探测器，“旅行者号”探测器则对这两个行星进行了更为深入的考察。“旅行者1号”在考察土卫六后离开了原定轨道，“旅行者2号”则继续前行，成为至今唯一拜访过天王星和海王星的探测器。
弹弓效应示意图
此后，对木星和土星的考察进入到环绕飞行阶段。1995年，第一个环绕木星的探测器“伽利略号”进入木星轨道。命途多舛的“伽利略号”在升空后，其主天线和磁带记录机相继出现故障，性能大打折扣。幸好它不负众望，在百病缠身的状态下依旧环绕木星辛勤工作了8年。“伽利略号”还携带了一个子探测器，子探测器冲入木星大气，获得大量宝贵数据。为了避免未经消毒的探测器坠落在木卫二表面引起生物污染，“伽利略号”于2003年9月受控坠入木星大气层烧毁。
与“伽利略号”相类似，“卡西尼号”进行了环绕土星的考察。它于2004年7月进入土星轨道，同年圣诞节释放了一个降落在土卫六的子探测器——“惠更斯号”。2005年1月，“惠更斯号”成功降落在土卫六表面，发回大量有关土卫六表面以及液态烷烃构成的江河湖海的照片。此后，“卡西尼号”继续环绕土星运行至今，传回了无数张土星光环、大气环流和卫星的详细照片。它从土卫二附近经过时还发现了正在剧烈喷发的冰火山。
“惠更斯号”探测器登陆土卫六示意图
为了持续对木星系的观测，2011年8月，新一代木星探测器“朱诺号”发射升空，它将在2016年8月进入木星轨道。与“伽利略号”相比，“朱诺号”将主要考察木星的引力场、磁场和大气环流。（麻钧涵）
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