NASA四個新入圍任務將探索太陽系的險惡區域

2021-01-15 天文在線

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NASA的發現計劃成立於1992年，「為科學家們提供了機會，使他們能夠深入了解他們的想像力，並找到新的方法來揭開我們太陽系的奧秘。」 該計劃有著相當不錯的業績記錄，這是一個喜人的趨勢，而且將繼續下去。四個新入圍任務的計劃者現在將著手進行為期9個月的研究，以進一步充實他們的概念。所有候選人都必須進一步發展和完善其概念，並向探索計劃提交正式的概念研究報告。

圖解：NASA的伽利略號太空飛行器在1997年6月28日捕捉到木衛一上噴發的火山圖像。圖源：NASA/JPL/DLR

NASA發現計劃成立於1992年，項目網站上說它「給了科學家的機會來充分發揮想像力，並尋找揭開宇宙奧秘的新途徑」。先前在發現計劃下選擇的項目包括克卜勒太空望遠鏡，月球勘測軌道飛行器和洞察號火星探測器。即將進行的任務包括探索木星的特洛伊小行星，210公裡（130英裡）寬的小行星16Psyche，還有火衛一等。

所以是的，該項目已經取得了非凡的成就——並且正如新宣布的待選任務所顯示的那樣，項目的前景也相當不錯。

根據發現計劃的進行方式，提議任務不能領先於預先批准的任務。相應地，這四個還在等待最終批准的新任務也包含先前被忽視但極具科學價值的目標。在這種情況下，目的地將包括金星，木衛一和海衛一。

這四個任務的計劃者現在將從事為期九個月的研究，以將這些概念具體化，他們獲得了300萬美元的額外資金來達成目標。所有候選人都必須進一步發展和完善其概念，並向發現計劃提交正式的概念研究報告。

讓我們更詳細地看看這四個待選任務。

圖解：達文西+號在向金星表面下降期間的概念性圖像。圖源：NASA/GSFC

首先，這是達文西+號（DAVINCI+），它承擔著對稀有氣體、化學成分和成像的金星深層大氣調查。在格林貝爾特的戈達德太空飛行中心內，馬裡蘭團隊正計劃著這一項目，他們的目標是分析翻滾在金星上的有毒大氣層。的確，許多揮之不去的問題仍存在於這一高氣壓行星中，比如它的形成、進化，以及它的表面是否有過液態水存在。

在這一短暫任務期間，球形達文西+號探測器將使用降落傘向金星表面降落，這時它將進行各種測量。尤其是要試圖尋找稀有氣體的蹤跡，例如氙，它可以揭示金星的火山和水文歷史。探測器還將繪製地表圖並檢測不同的巖石類型。

圖解：金星。

達文西+號上的儀器將受到保護，以免受金星上巨大的熱量和壓力的影響。其中包含一臺相機，它將在長達一個小時的降落過程中拍攝照片。但是，探測器在金星表面上能持續多久還不確定。

木衛一火山觀測者（IVO）將探索另一個危險目標——木衛一。由於巨大的氣態行星施加給它巨大的引力，木衛一變成了超級火山，太陽系天體中最具動態的表面使它成為科學探索的優秀目標。參與此次競標的機構包括圖森的亞利桑那大學和馬裡蘭州勞雷爾的約翰霍普金斯大學應用物理實驗室。

圖解：木衛一。

圖解：旅行者二號於1989年拍攝的海衛一。圖源：NASA/JPL/USGS

三叉戟號（Trident）任務將把太空飛行器送至海衛一，它是海王星軌道上的一個我們並不太了解的衛星。在加利福尼亞州帕薩迪納的NASA噴氣推進實驗室的幫助下，休斯頓月球和行星研究所提出的這次任務將探索太陽系最邊緣的潛在宜居性。

NASA旅行者二號太空飛行器的發現揭示了海衛一上冰凍但高度活躍的表面。事實上，它具有太陽系類地天體中第二年輕的表面，僅次於木衛一。和土衛六一樣，海衛一可能也有自己的大氣層，它們是太陽系中僅有的兩個擁有大氣層的衛星。它也可能通過冰火山向太空噴發物質，並且它的電離層會產生像雪一樣凝結的複雜有機物。令人激動的是，海衛一還擁有地下海洋。

三叉戟號任務只包含一張單程票，所以和冥王星的新視野號一樣，它也是一個一次性完成的任務。儘管旅程簡短，三叉戟號將經過離海衛一特別近的地方（在500公裡以內）。在此期間，它將繪製地表圖，測量其電離層，並尋找隱藏海洋的蹤跡。作為額外的獎賞，三叉戟號將在向海王星飛行的過程中掠過木星。

圖解：圍繞金星的軌道旋轉的真理號概念性圖像。圖源：NASA/JPL-Caltech

最後要說的便是真理號（VERITAS）任務，它將進行對金星發射率、無線電科學、幹涉雷達、地形以及光譜的研究。這個耗時兩年的低成本任務將一顆衛星安置於金星軌道上，它會對金星表面進行詳細的分析。由NASA噴氣推進實驗室領導的這次任務旨在了解金星與地球的異同。從本質上說，為什麼金星的環境惡化成了地球的反面？

通過配備的一系列傳感器，真理號將繪製金星的３D地形圖、尋找環形山、構造運動、火山活動和曾經存在的水的跡象，測量金星的溫度，研究其引力場，並進行詳細的地質調查。

真理號任務是達文西＋號的競爭對手。它的計劃者設計了這一任務，使衛星可以在大氣層中部署一個納米衛星探測器，它將藉助質譜儀來尋找稀有氣體。

因此NASA應該不會同時選擇真理號和達文西+號任務，但我們可以拭目以待。可惜的是，以上任務中只有一至兩個可以通過NASA的篩選，最終結果將於2021年公布。

作者: George Dvorsky

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