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土星的卫星“泰坦”(土卫六)的体积比地球的一半还要小一点,外层包裹着烟雾般浓密的大气,这对于“蜻蜓”来说是一个完美的环境。
美国宇航局在(NASA)宣布,一架名为“蜻蜓”的旋翼飞机着陆器将花费长达八年的时间到达土卫六,其计划于在年发射然后在年着陆。而近期土卫六的轨道大约距离地球80亿英里。这次探测与以往的地外探测不同的是,它将是一次环绕卫星的探测。
“蜻蜓”在土卫六上着陆后将做什么?
“蜻蜓”由约翰·霍普金斯应用物理实验室设计和建造,到达土卫六后,它将会对土卫六表面的材料进行采样,然后测量分析其中有机表面材料的成分。此外,它还将探索土卫六上的一系列地区,收集的信息将用于土卫六环境的可居住性的表征以及前生命化学进程的研究,甚至可用来寻找水基或碳氢化合物生命的线索。
我们不能回到过去
NASA的首席项目科学家科特·尼布尔在一次电视公告里说:“虽然我们不能回到曾经的地球去了解那些孕育生命的化学物质,但是我们可以到土卫六上去寻找这些物质。”
就像下面的动画中演示的,蜻蜓将会像一架民用无人机一样,借助它的旋翼飞到土卫六上的一些地区。
“蜻蜓”是一款自动无人机,可以接受来自7亿英里以外的远程控制。而土卫六也正好是一个完美的化学实验室。
“土卫六是一个令人好奇而又复杂的目的地”,来自约翰·霍普金斯大学应用物理实验室“蜻蜓”项目的首席研究员伊丽莎白·图特尔告诉记者,“我们不了解地球上从化学物质演化出生物的过程,但是我们现在知道生命起源前的化学物质实际上存在于今天的土卫六,在这个奇妙的世界里,我们将有机会去探索那些等待着我们去发现的东西,对此我们感到无比兴奋”。
图特尔还谈到,土卫六拥有着地外生命生存的完备条件。“土卫六是一个完美的化学实验室,能让我们了解前生命化学(在纯粹化学迈向生物学之前发生的化学过程)。首先,我们知道土卫六拥有丰富的有机物,特别是它的表面有着非常复杂的有机物。其次,土卫六上有很多能量是以太阳光的形式存在的,它们驱动了大气层中复杂的化学反应。另外我们也知道土卫六的表面曾经有过液态水。所以可以看出,这些对于生命生长来说不可或缺的因素都存在于土卫六的表面。”
土卫六比水星大,而且是我们太阳系中第二大的卫星。它与太阳的距离大概是8.86亿英里,约为日地距离的11倍。也正因为它离太阳太遥远了,所以它的表面温度大约为-华氏度。
土卫六(于年拍摄自“卡西尼-惠更斯”任务)
约翰·霍普金斯应用物理实验室的团队将利用NASA卡西尼任务13年的数据去选择它的目标。其中,惠更斯号探测器是卡西尼任务的一部分,它由欧洲空间局建造并操控,是人类第一个登陆土卫六的探测器。
蜻蜓将降落在土卫六的哪里?
蜻蜓第一次将会降落在土卫六的赤道“香格里拉”沙丘地带,类似于地球南部非洲纳米比亚的线性沙丘地带。之后再经历一段5英里左右的“跨越式”飞行前往其他地区,途中它也会停下脚步,对一些地貌丰富的地区进行采样。
蜻蜓也将飞到塞尔扣克陨石坑,这个陨石坑证明了土卫六曾经有过液态水,有机物(包含碳,氢,氧和氮的复杂分子)以及能源,而这些物质也是生命存在的“配方”。
谁将控制蜻蜓?蜻蜓又将怎么飞行?
出于各种目的,蜻蜓被设计为一架自动控制的无人机,将从7亿英里外的地球上远程控制。
蜻蜓与一辆火星车差不多大,并且四个双旋翼使它具有足够的机动性。此外,由于无线电波在地球和图形之间传播要80分钟,科学家和工程师们已经彻底测试并且优化了蜻蜓所装备的自动导航和危险探测技术
如果条件不允许长途飞行(一次性飞行8-9英里),蜻蜓将会把飞行任务转变为一系列短途飞行。
“蜻蜓”探测器与以往发射的宇宙探测器不同
尽管土卫六上的大气层主要成分是甲烷,但它的密度仍然与地球上的密度大致相同。这使蜻蜓能够得到有效的测试,并且空气动力学性能也能得到改善。
“蜻蜓”由多任务放射性同位素热电发电机(MMRTG)核动力源提供动力,有望维持其2年的寿命。
此外,微小的钻头已被整合到着陆橇中,将用于从土卫六的表面上取样。探测器的全身上下也都安装有摄像头,其中还包括了几个高分辨率摄像头,两个安防于高增益天线的顶部,用来接收指令和传输数据。
图特尔说:“我们不习惯在太空飞行中这样做,但是由于‘蜻蜓’是能够飞行的,在实际应用上我们必须考虑空气动力学。因此,我们需要采取保护措施,以确保飞行时不会有太多阻力。”
“‘蜻蜓’的天线也被设计为能够移动并指向地球,因此我们可以进行通信。这意味着我们可以在高增益天线上使用这些摄像机环视四周,以拍摄着陆器在不同着陆点周围地形的全景。”
总的来说,“蜻蜓”将成为无人飞行任务的一部分,这样的任务也有益于改变我们对宇宙工作方式的理解,此类任务还包括对冥王星和柯伊伯带探索的“新地平线”任务,前往木星的“朱诺”任务,以及对小行星贝努进行探测的“奥西里斯-REx”任务。而这些任务也是NASA“新边疆”计划(一项负责监督太阳系探索的计划)的一部分。
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