據英國《自然》雜誌報導,科學家們認為,目前正是向太陽系中最遙遠、探索最少的天王星和海王星發射太空飛行器的良機。人類目前對這兩顆被稱為「冰巨人」的藍色行星依然了解甚微,它們只被太空飛行器造訪過一次。科學家們希望利用行星並列的時間窗口進行一次太空飛行器發射,這將大大減少飛行時間。
美國宇航局太空飛行中心的行星科學家艾米·西蒙說,人們對「冰巨人」的興趣正成倍增長。美國宇航局的"旅行者2號"是20世紀80年代唯一一艘曾短暫飛過天王星和海王星的太空飛行器。對於研究人員來說,行星環、大氣層和衛星等領域的研究,對於天王星和海王星還是全新的。
海王星、天王星和木星之間罕見的天體並列將發生在2030年代早期,這一情況將允許太空飛行器在木星附件彈弓式的前往天王星和海王星,正如《流浪地球》中地球借用木星引力離開太陽系的設想那樣。這將減少飛行時間,並允許飛船在其儀器和電力系統的使用壽命內(通常為15年左右)順利抵達。它還將減少燃料質量,使飛船能夠攜帶全套科學儀器。為了利用這一時機,需要在2031年左右發射飛往海王星的太空飛行器,在2030年代中期發射飛往天王星的太空飛行器。
」這個窗口是發射的絕佳時機,「來自加州帕薩迪納噴氣推進實驗室的行星科學家馬克·霍夫施塔特在倫敦會議上說,」我們不想錯過,但窗口也很緊張,通常需要7-10年的準備時間。」由於從火星取回樣本和探索金星的項目也被提出,海王星和天王星項目面臨著激烈的競爭。美國宇航局將在2022年決策優先考慮的任務。
」火星和金星項目已有幾十年的探索基礎,而天王星和海王星項目還沒有完成第一階段的探索。「會議組織者之一英國萊斯特大學的科學家利·弗萊徹說。
弗萊徹說,海王星和天王星探索項目應該至少包括進入軌道繞行、向大氣層或衛星發射一個探測器,就像美國宇航局和歐洲航天局為探索土星進行的聯合任務那樣。
這兩顆行星就像是雙胞胎,它們的大小和質量非常相似。」但是沒有人知道它們有多相似,它們的組成或者它們是如何形成的,「瑞士蘇黎世大學的行星科學家拉維特·海德在會議上說,」模型很難解釋行星的內部結構,還有為什麼距離太陽更遠的海王星似乎比天王星更溫暖。每個人都以為它們由水組成,或者可能是氨冰組成,但實際上,我們並不真正知道。「
英國布里斯托大學系外行星科學家漢娜·韋克福德說,對冰巨人的探索任務也將有利於系外行星研究。大約40%的已知系外行星是類似大小的,了解我們太陽系中天王星和海王星,有助於我們了解系外行星的組成和形成。
與會代表一致認為,探索這兩個星球是令人興奮的,會產生豐碩的成果。研究表明,將探測器發送到兩顆行星是可行的,但代價太高。
海王星很有吸引力,因為它的衛星Triton在地質上似乎很活躍,可能承載著地下海洋,並且可能是液態水。
霍夫施塔特說,天王星有一個相對於其自轉軸傾斜的不尋常的磁場,比海王星有更多的"奇特"特徵,這對現有的科學模型是個挑戰。弗萊徹說,天王星的相對靠後的發射窗口也使探索天王星比探索海王星成為更現實的目標。
但也有人對時間計劃感到擔憂。歐洲航天局戰略、規劃負責人法比奧·法瓦塔在會上說,從太空探索層面來說,10年的時間就像是"明後天"的事。
如果科學家們錯過了這次即將到來的機會,那麼將不得不等待下一個機會,在2040年代中期,或者依靠更強大的發射系統,如美國宇航局的重型航天發射系統,但是這項技術仍在研發中。
參考資料
Destination Uranus! Rare chance to reach ice giants excites scientists https://www.nature.com/articles/d41586-020-00619-y
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