蜻蜓旋翼機將在土衛六上探求地球上的「前生命化學」

2021-01-13 大眾日報

「蜻蜓」號無人機探測器將在土衛六上空進行多次飛行,並在著陸期間探索衛星表面。

到土衛六的八年旅程將始於2026年。

土星的衛星土衛六略小於地球大小的一半,並具有朦朧的、稠密的大氣層。 非常適合蜻蜓號。

美國宇航局本周宣布,將把一架代號為蜻蜓的旋翼機著陸器送往土衛六,歷時八年,將於2026年發射並於2034年著陸。土衛六的軌道現距離地球約8億英裡。 而且到達那裡的探測器與我們發送到地球外地方的任何東西都不一樣:它將繞土衛六飛行。

蜻蜓號在土星的「月亮」--土衛六上會做什麼?

由應用物理實驗室的約翰·霍普金設計和建造的蜻蜓號旋翼機將對土衛六的表面材料進行採樣並測量其有機材料的成分。 它將探索多個地點以表證土衛六的宜居性,研究前生命化學的發展,甚至尋找水基或碳氫基生命的化學提示。

我們不能回到過去。

「我們不能回到過去去學習地球上的有關產生生命的化學的課程,」美國宇航局新邊疆首席計劃科學家庫特·尼伯在電視轉播中說。 「但是我們可以去土衛六上看看這種化學反應。」

蜻蜓號將像無人機一樣飛行,使用其螺旋槳飛向土衛六周圍數十個位置,如下圖所示。

蜻蜓號是一種自動無人機,可以從7億英裡以外的地方進行遠程控制.土衛六正好是一個完美的化學實驗室。

約翰霍普斯金大學應用物理實驗室蜻蜓號首席研究員伊莉莎白·圖特爾周四對記者說:``土衛六是一個如此神奇而複雜的目的地。'' 「我們不知道地球上從化學到生物學演化的步驟,但我們知道,土衛六上前生命化學現在正在發生。對於我們有機會探索並看到在這個外太空世界的成果,我們感到非常興奮。」

圖特爾還說,土衛六擁有外星生命的所有要素:

「 土衛六是了解前生命化學非常理想的實驗室,這種化學是發生在化學邁向生物學之前。我們知道土衛六表面上有豐富的非常複雜的有機材料。光照能源,而這催生了大氣中的這種非常複雜的化學反應,並且我們知道這過去表面上有液態水。因此,我們所知道的擁有生命所需要的的所有成分,土衛六上都有。」

土衛六比水星大,是我們太陽系中的第二大衛星。它繞土星運行時,離太陽約8.86億英裡,約是地球的10倍。因為它離太陽太遠,所以其表面溫度約為華氏290度。

土衛六,2005年卡西尼-惠更斯飛行任務器所拍攝。

約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室的團隊將充分利用NASA卡西尼號任務中13年來的數據來選擇目標。該任務的一部分是惠更斯探測器,該探測器由歐洲航天局製造和運營,並成為2005年有史以來第一架登陸土衛六的太空飛行器。

圖為美國宇航局提供的「卡西尼」號探測器拍攝的展示整個土星及土星環全貌的圖片。

蜻蜓號將降落在土衛六的什麼地方?

蜻蜓號將首先降落在赤道的「香格裡拉」沙丘區,該沙丘與南部非洲的納米比亞的線性沙丘相似,在以一系列「越級」飛行大約五公裡進入其他地區之前,沿途會停下來在多地點進行取樣。

之後蜻蜓號將飛向「塞爾克」火山,過去那裡孕育生命的液態水,有機物-包含碳,氫,氧和氮的複雜有機物分子-和能量的證據,它們共同構成了生命的配方。

誰控制蜻蜓號及其飛行?

總而言之,蜻蜓號是一種自動無人機,可以從超過7億英裡的距離在地球上進行遠程控制。

蜻蜓號只有火星車的大小,4對共軸旋翼提供飛行氣動力。由於無線電波在地球和土星之間傳播要花費80分鐘以上的時間,因此必須對自動導航和危險檢測技術還有待深入的測試和完善。

如果條件不利於更長的飛行——預計一次飛行最多可以飛行八或九英裡-那麼探測器可以通過一系列短得多的旅程完成前進。

蜻蜓號探測器與發射到太空的其他任何東西都不一樣。

儘管土衛六上的大氣層是甲烷,但它的密度仍然與地球上的密度大致相同。這使蜻蜓號能夠得到有效檢測,並改善了其空氣動力學性能。

它由多任務放射性同位素熱電發生器(MMRTG)核動力源供電,一旦在地面上,其使用壽命可達到約2年。

微小的鑽頭已被整合到著陸橇中,用於從土衛六的地表取樣。在探頭的整個位置都有攝像頭,包括幾個高解析度攝像頭,其中兩個攝像頭放在高增益天線的頂部,用於接收指令和傳輸數據。

圖特爾說:「我們不習慣在太空飛行中這樣做,但是由於蜻蜓號需要飛翔,我們實際上必須考慮空氣動力學。因此,我們得到了保護,可以確保飛行時不會有太多阻力。」

「天線被設計為能夠移動並指向地球,因此我們可以進行信息交流。這意味著我們可以使用在高增益天線上這些攝像機,在不同著陸點拍攝著陸點周圍地形的全景圖。」

蜻蜓號將成為無人飛行任務的一部分,這些任務幫助改變了我們對宇宙工作方式的理解,包括對冥王星和柯伊伯帶的新視野任務,對木星的朱諾號和對小行星貝努的冥王號。該任務是NASA「新前沿」計劃的一部分,負責監督太陽系的探索。

作者: Scott Snowden

FY: 一未

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