美宇航局將往土衛六「泰坦」派無人機,還是核動力的

2020-11-22 騰訊網

蜻蜓號在土衛六泰坦表面的藝術畫 | JHUAPL / Michael Carroll

人類將向土星最大的衛星——土衛六泰坦，派遣一架核動力四軸旋翼無人機。

聽起來超級科幻對不對？然而，這不是科幻，而是不久後將會發生的現實。NASA已經決定，將發射一架無人機前往土衛六，去探索那顆星球上像雨一樣落下來的有機分子，以及匯聚成江河湖海的液態甲烷。

蜻蜓號無人機，目標土衛六泰坦

這項任務名為「蜻蜓」，是NASA新前線系列任務的一部分。這一系列任務，旨在瞄準太陽系裡優先級別最高的科學探測目標。正在探測木星的朱諾號、正在探測柯伊伯帶的新視野號，還有正在探測小行星「貝努」的冥王號，都隸屬於NASA的新前線系列任務。

蜻蜓號著陸器是一架四軸旋翼機，將在土衛六的天空展開自主飛行 | APL / Mike Carroll

蜻蜓號本身是一個著陸探測器，體長約3米，四角各有一對共軸螺旋槳，構成一架四軸旋翼機。它可以先在土衛六表面某處著陸，然後轉動旋翼進行短途飛行，前往其他地點進行科學探測，每次飛行最遠可達8公裡。

它將有能力拍攝照片，採集空氣和表面物質樣本，測定它們的化學成分，展開氣象和地震學測量，並在飛行過程中勘測周邊地區。它的任務目標是：測定土衛六上的環境，以便我們更好地了解這顆巨大的衛星，同時搜尋那裡可能存在的構成生命的要素。

熟悉而又陌生的異世界

對於我們地球人來說，土衛六是一顆既熟悉又陌生的星球。土星距離我們超過140億公裡，因此土衛六非常寒冷。水在那顆星球的表面會凍成冰塊，比地球上的花崗巖還要堅硬。然而，那裡的大氣卻跟地球一樣，主要由氮氣構成，比地球大氣厚大約50%，足以在星球的表面維持一些有趣的化學反應。

土衛六（右）是土星這顆光環行星最大的衛星，擁有比地球更濃厚的大氣層 | pic2.me

已故的卡西尼號探測器多次考察過土衛六，在那裡發現過由碳氫化合物構成的沙丘，找到過冰火山活動的跡象，甚至探測到土衛六的地下存在液態水海洋。然而，在所有的這些發現當中，最引人注目的當數在土衛六北極附近發現的、由液態甲烷和乙烷構成的巨大湖泊。

卡西尼號使用雷達穿透了土衛六上霧靄重重的大氣層，對土衛六的表面進行了細緻的成像觀測，結果不只顯示出這些湖泊，還在周邊的山丘上發現了匯入這些湖泊的河流。這表明，土衛六上的甲烷就像地球上的水一樣，會蒸發升騰，在大氣中飄移，還會形成「降雨」，匯聚成江河湖海。

當然，那裡的氣溫只有-180℃。不要以為溫度這麼低，一切就都被冰封住了。甲烷循環，再加上大量有機分子參與其中，意味著土衛六上可能進行著各種有趣的、可能跟生命誕生之前有關的化學過程。

而這些，正是我們想要去弄清楚的。

土衛六上有液態甲烷構成的海洋，還有好像被流水打磨過的「鵝卵石」| ESA/NASA/JPL/University of Arizona & NASA/JPL-Caltech/ASI/USGS

15年後才能抵達！

這項任務目前規劃在2026年發射，要到2034年才會在那顆遙遠的衛星上著陸。畢竟，前往土星還有一條漫漫長路要走。用7年的時間打造這樣一臺四軸旋翼著陸器，雖然時間有點緊，但也還算合理。許多儀器都建立在已有的成功設計的基礎之上，連電池也是。

對於遙遠的土衛六來說，那裡能夠接收到的陽光強度，只有地球附近陽光強度的大約1%，這還沒有考慮它滿是霧靄的濃厚大氣，因此太陽能電池板並不是一種合理的選擇。蜻蜓號無人機將使用核電池來供電，跟好奇號火星車上使用的電池類似。確切來說，那將是一臺放射性同位素熱電機，使用鈽元素衰變時產生的熱量來發電。

整個無人機上難度最大的部分，大概是確保螺旋槳能在極度嚴寒的大氣層中正常工作。不過，就算是這個難點，土衛六也有天然的優勢：那裡的大氣層比地球還濃厚，再加上表面重力只有地球的1/7，想要飛起來還是很容易的。另外，土衛六上的風速很低，應該也不會帶來太大的問題。

怎麼把一架無人機送上土衛六？看這段視頻就知道了！| NASA

蜻蜓號無人機將在土衛六赤道附近香格裡拉地區的沙丘地帶著陸，按照目前的規劃，預定工作壽命大約是2年半。想要從著陸地點飛到位於北極附近的湖泊地區，2年半的時間恐怕是不夠的。

不過負責建造蜻蜓號的團隊，是美國約翰斯 霍普金斯大學的應用物理實驗室，他們製造的探測器一向以堅韌耐用而著稱，比如今年年初剛剛飛掠柯伊伯帶小天體「天涯海角」的新視野號。

期待蜻蜓號也能在土衛六上超期服役，有朝一日有機會靠近土衛六北極那些液態甲烷構成的巨大湖泊。到時候，它拍回來的湖光山色，會讓我們地球人集體驚豔的。

在那之前，還是先期待蜻蜓號任務一切順利吧！

作者：Phil Plait

編譯：艾麥樂

編輯：Steed

參考來源：NASA WILL BE SENDING A QUADCOPTER CALLED DRAGONFLY TO TITAN

譯文版權屬於果殼，未經授權不得轉載.

相關焦點

  • 預計2026年,美國「蜻蜓」航天無人機將前往土衛六尋找生命跡象
    美國宇航局正式向土衛六發射航天無人機 圖解：土衛六表面蜻蜓號無人機效果圖2019年，美國宇航局批准了一項激動人心的新任務，未來將發射一架微型航空無人機遨翔在土衛六外星表面。
  • 多年來，行星探測器結構形式毫無進步，核動力無人機可以幫助我們
    正當我思考這個問題的時候，無人機領域的蓬勃發展給了科學家們靈感，那麼我們能不能使用無人機探測其他星球呢？這完全可以，但是還是要看這顆星球歡不歡迎無人機，也就是說這顆星球的表面環境支不支持飛行。接下來，我將帶領大家走向未來，一起來看看，未來的探測任務。美國宇航局正在計劃一個MMRTG核動力無人機，或者說是一種小型直升機，它的任務名稱是Dragonfly，我們可以叫它蜻蜓無人機。
  • NASA工程師,帶來宇宙人類殖民地的新可能:土衛六泰坦
    據CNET報導，就在3月16日NASA的一位工程師Janelle Wellons正在將土衛六泰坦作為人類定居的可能點。她在Reddit解答用戶疑問裡回答說，泰坦可能會是目前已知宇宙中，最適合人類殖民的星球。嗯？滅霸？
  • 冬季極地渦旋使土衛六變得很冷！
    這項新研究發現，土衛六北半球的極地渦旋會持續超過月球的夏至，持續到地球6月下旬，持續四分之三土衛六年，即大約22個地球年。這項新研究使用了美國宇航局卡西尼號宇宙飛船和地球上發展起來的大氣科學測量數據，以了解土衛六上觀察到的季節變化。這項新研究擴展了研究人員先前的工作，他們認為泰坦上極地渦旋的存在解釋了月球平流層中微量氣體的富集，而微量氣體的富集解釋了南半球渦旋在初冬時觀測到的異常寒冷。
  • 直撲美本土而不敢擊落?蘇聯早已給出答案,核動力飛機繞地球80圈
    圖為圖119核動力是目前人類所掌握的最強大的動力技術，如果造一架核動力隱身無人機，直撲美國本土搞偵察，美軍敢擊落嗎？圖為圖95轟炸機蘇聯之所以會想研製核動力飛機，最主要的原因就是美蘇冷戰，由於雙方都裝備了大量核彈，如何儘快將這些核彈投擲到敵人領土上，就成為美蘇兩國考慮的焦點，而當時投擲核彈的主要手段就是轟炸機，美蘇兩國也分別推出了B52
  • 存在河流的泰坦星,7年後將出現「蜻蜓」,NASA心急著要前往
    在過去的探索中，人類將大部分精力都放在了月球和火星上，但是這兩顆星球卻沒有達到人類的期望，反倒是一顆距離地球深遠的衛星受到了不少科學家的關注，它就是土衛六——泰坦星。美國宇航局早在之前就發現泰坦星的地表可能存在著和地球類似的地貌，因此他們一直想要研發探測器對泰坦星進行探測。去年，NASA終於宣布了探測泰坦星的計劃，他們將研發出一款無人探測器——蜻蜓號。
  • 存在河流的泰坦星，7年後將出現「蜻蜓」，NASA心急著要前往
    但是科學家在觀測土星最大的一顆衛星土衛六時發現，它不僅擁有濃厚的大氣層，而且大氣中還和地球一樣富含氮元素和碳元素。從現有的觀測信息來看，泰坦星的表面可能存在著沙丘、河流、山峰等地形。此外，構成泰坦星沙丘的也並非是二氧化矽等常見砂石成分，而是碳氫化合物。總而言之，NASA之所以計劃派遣蜻蜓號去探測泰坦星，很大程度是因為泰坦星表面存在河流和湖泊，儘管這些河流和湖泊裡流淌著的不是液態水，它們依然有探索價值。 蜻蜓號探測器將展開怎樣的探索活動？
  • 科學家發現土衛六烷烴海洋存在海浪
    這個發現暗示土衛六有著更加活躍的天體物理活動，一度認為土衛六上甚至可以衝浪。但事實並非如此，科學家通過數學建模和雷達回波圖像發現，這些所謂的海浪僅僅1.5釐米高，接近0.9英寸，速度也沒有地球上的海浪快，只有每秒0.7米的速度移動。因此在土衛六上進行衝浪是不可能的，但這確實是地球之外存在液態漣漪的星球。
  • 土衛六正以比預測大100倍的速度遠離土星
    太陽系中最有趣的天體之一是土星的衛星泰坦（土衛六）。數十年的測量和計算表明，土衛六圍繞土星的軌道正在擴大。這意味著土衛六離土星越來越遠。 科學家說，土衛六誕生時，離它所繞行的土星要近得多，經過45億年的時間遷移到現在120萬公裡的距離。加州理工學院科學家吉姆-富勒說，之前的工作曾預測，像土衛六這樣的衛星是在類似於我們今天看到的軌道距離上形成的。土衛六對土星的吸引力與月球對地球的吸引力類似。
  • 土衛六「泰坦」或存在支持生命成分
    近20年來，全球太空機構將其大部分資金和研究集中在火星上，以尋找生命的基礎。但另一顆星球——土衛六，一直被天文學家視為最接近地球環境的衛星。土衛六表面被山巒河流覆蓋，它是太陽系中除地球之外唯一表面有穩定液體的星球，不同之處是，地球上是液態水，而「泰坦」則是碳氫化合物。而在太陽系，也只有土衛六擁有原理與地球水循環相似的所謂「甲烷循環」；此外，土衛六也是太陽系內除地球外唯一的富氮星體。
  • NASA計劃向土衛六發射無人潛艇，用來在液態甲烷湖泊中航行
    太陽系所有的天體中土衛六(泰坦)是除地球以外第二顆表面有液態海洋的星球，與地球上的海洋不同的是土衛六由於溫度非常低，表面的海洋是由液化的甲烷和乙烷組成的，這顆圍繞土星運行的衛星體積甚至比水星還要大，還是太陽系唯一擁有大氣層的衛星，2005年惠更斯探測器在穿過土衛六大氣層時檢測出主要成分是氮氣，科學家認為遠古時期的地球環境與如今的土衛六十分相似，雖然土衛六的表面溫度為-180攝氏度，但在其液態的甲烷湖泊中可能存在特殊的微生物，NASA正計劃往土衛六發射一艘潛艇到甲烷湖裡進行採樣探索
  • NASA公布驚人的紅外圖像,揭露土衛六全球景觀!
    土衛六，又名為泰坦，是土星最大的一顆衛星。由於擁有濃厚的大氣，且表面存在液態烴湖泊，土衛六被天文學家認為是太陽系中最可能存在外星生命的星球之一。目前而言，我們對土衛六的認識主要來自卡西尼號探測器。這是研究人員利用卡西尼號的可見光與紅外測繪儀13年來收集的數據合成的，展現了迄今為止最清晰且最無縫連接的土衛六全球景觀。在以往的土衛六地表測繪圖中，由於解析度和光照條件等存在差別，使得不同區域之間往往存在突兀的接縫。這一次，經過詳細的數據分析和耐心的圖像處理，終於完美地消除此缺陷。
  • 史上首張土衛六全球地圖公開亮相,為我們打開了泰坦星的神秘面紗
    此外，土衛六近99%的大氣是氮，它是太陽系中除地球以外唯一富含氮的恆星。這顆衛星的存在已經成為科學家探索外星生命的希望。由於這個原因，人類在1997年10月特別派遣土星探測器卡西尼號對土星及其衛星進行了詳細的探索。經過20年的探索，2017年9月15日，卡西尼號的土星探測器發出了燃料警報，最終墜入土星，成為土星的一部分！
  • 木衛六被撞擊後，大量冰水噴射而出，6年後那裡將出現「蜻蜓」
    但未來隨著人類航天技術不斷發展，火星和月球可能就會「失寵」了，而土衛六則可能會成為「新寵」。其次，泰坦星的表面存在著和地球比較相似的地貌，比如山丘、河流、湖泊和海洋等等。奇怪的是泰坦星的重力和月球差不多，只有地球的六分之一左右，卻能夠形成濃厚的大氣層以及豐富的地貌，這是讓科學家們認為值得研究的問題。更重要的是，科學家們想知道這樣一顆衛星是否具備孕育生命的能力。 科學家們在土衛六上發現了什麼？
  • NASA計劃向土衛六發射無人潛艇,專用來在液態甲烷湖泊中航行!
    太陽系所有的天體中土衛六(泰坦)是除地球以外第二顆表面有液態海洋的星球，與地球上的海洋不同的是土衛六由於溫度非常低，表面的海洋是由液化的甲烷和乙烷組成的
  • 土衛六南極上空發現巨大冰雲:似地球上的霧
    該探測器此前拍攝的圖像顯示，有一大片雲在土衛六南極上方約186英裡(約合300公裡)處盤旋，但這還僅僅是冰山一角而已。過去幾年間，卡西尼號探測器有幸觀察到了土衛六南極附近從秋天到冬天的過渡階段——這是人們首次利用宇宙飛船看到土衛六上冬天的開端。由於按照地球曆法來算、土衛六的每個季節都長達七年半之久，等到卡西尼號探測器於2017年結束其任務時，土衛六的南極地區仍將處在冰封的冬季。「我們在觀察紅外數據時發現，我們此前從未見過與土衛六上的冰雲類似的東西，」凱莉?
  • 科學家首次發現土衛六星上的驚人地形
    與地球構成相似的土衛六星，NASA能否發現新生命體？ 圖解：卡西尼－惠更斯號拍攝到真實色彩的土衛六 土衛六上存在液體讓人激動的另一個原因是：這顆衛星可能將生命保存在冰面下流動的水層中。
  • 土衛六正在100倍的速度離開土星
    NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute土衛六，泰坦星，是太陽系最神秘的天體之一。它差不多比水星還要大，有濃密的大氣層。它的表面覆蓋著大片液態烴的海洋，流淌著許多液態烴的河流。在這些甲烷和乙烷之下，則是一個厚厚的水冰冰殼。最令人神往的是，在這個冰殼下，可能有一個巨大的液態水海洋，海中也許有生命。
  • 土衛六正在100倍的速度離開土星
    NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute土衛六，泰坦星，是太陽系最神秘的天體之一。它差不多比水星還要大，有濃密的大氣層。它的表面覆蓋著大片液態烴的海洋，流淌著許多液態烴的河流。在這些甲烷和乙烷之下，則是一個厚厚的水冰冰殼。最令人神往的是，在這個冰殼下，可能有一個巨大的液態水海洋，海中也許有生命。
  • NASA發現土衛六火山噴發的100%的證據
    根據地標研究，土衛六的形態特徵，包括嵌套的塌陷、高聳的城牆和島嶼，表明土衛六極北地區的一些小型窪地是火山塌陷坑 在過去的20年裡，天文學家已經觀測到泰坦赤道發出的特別明亮的無線電信號。這些信號被稱為鏡面反射，當電磁波以相同的角度從平面反射回來時，就會產生這種信號，就像光線從鏡子反射回來一樣。對這些反射現象最簡單的解釋是，土衛六自誇在它的赤道熱帶地區有大量的液體。當美國宇航局的卡西尼號飛船在2004年抵達土星時，它確認泰坦上有湖泊和海洋，儘管液體是乙烷和甲烷，而不是水。