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

「始終如一」

距離世界上第一顆人造衛星發射已經過去63年了，這麼多年過去了，人類在地球軌道附近太空漫步，在低地球軌道建造空間站，還將人類送上了月球，將探測器送上了火星，探測器還遠到海王星，仔細觀察了冥王星。這些年來，人類對太空領域的探索越來越深入了，火箭，引擎，太空人以及所有和太空有關的技術都在發展，不過溯其根源，探測器的形式卻從未改變。

我們想要了解一顆星球，包括了解地球，就需要發射各式各樣的探測器，從形式來說，這麼多年來的探測器只有兩種。一種是軌道器，也就是在星球軌道執行各種任務的探測器，就比如地球軌道測地衛星，還有月球和火星軌道的軌道探測器。另一種是著陸器，這一類探測器必須在星球表面著陸，比如嫦娥四號，好奇號火星探測器等等，它們將在星球表面進行探測。

嫦娥四號和火星軌道探測器

無人機的靈感與現實

難道在未來，科學家們也只能發射軌道器或者著陸器進行探測嗎，就沒有別的探測形式嗎？科學一直在發展，科學家們也在考慮如何更加快速有效的探測其他星球。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。蜻蜓無人機飛行不是直接依靠MMRTG供電，而是由MMRTG給蜻蜓無人機的鋰離子電池充電，直到可以滿足一次飛行任務為止，MMRTG會產生約100瓦的功率，飛行一次需要千瓦左右。在整個任務期間，MMRTG不僅會提供電力，還會提供熱量。土衛六的平均表面溫度約為零下179攝氏度，解決方法就是熱循環方案，鈽-238會衰變並且產生熱量，可以幫助整個蜻蜓無人機保持溫度，利用鈽加熱，蜻蜓無人機的溫度可以穩定在大約0攝氏度左右。

蜻蜓無人機渲染圖

那蜻蜓無人機到底能不能在土衛六表面起飛降落呢？回答這個問題之前，我們需要了解一下土衛六衛星。土衛六是一顆很特殊的衛星，它比水星還大，是我們太陽系中的第二大衛星。土衛六的大氣層主要由氮組成，這和地球的大氣一樣。土衛六表面有河流，湖泊和液態烴（如甲烷和乙烷）等液體存在。根據惠更斯號的數據，土衛六表面下還可能擁有地下海洋，這就說明未來土衛六的生命將來自於兩個不同的區域，從而產生完全不同的生命形式。

在某些方面，泰坦是太陽系中最好客的星球之一。在太陽系的150多個已知衛星中，泰坦是唯一擁有足夠大氣的衛星。在太陽系的所有天體中，土衛六是目前已知的除地球外，表面唯一擁有液態河流，湖泊和海洋的天體。土衛六的氮氣大氣密度如此之高，以至於人類不需要穿壓力服就可以在表面行走。不過土衛六表面溫度只有零下179攝氏度，所以還需要一些溫度保護結構。

土衛六大氣層的真彩色圖像

回到蜻蜓任務，在土衛六表面飛行是完全可行的，因為土衛六的大氣層密度是地球大氣密度的四倍，土衛六還擁有13.8%地球重力環境和微風環境，其稠密的大氣層完全支持蜻蜓無人機的飛行任務。另外蜻蜓無人機所搭載的核能也不需要太陽的幫助，這已經在多個太空飛行器上得到了驗證，不過科學家們還是需要輔以算法，以實現實時獨立活動。

這將是新的探測形式

美國宇航局蜻蜓無人機旨在對土衛六表面的土壤進行取樣，並確定不同環境的表面成分。蜻蜓無人機將探索不同的地點來了解土衛六環境的宜居性，調查生命化學的演化情況。其實這很好理解，走起來不如飛得快，未來的蜻蜓任務不僅可以幫助我們了解土衛六表面的環境，還創造了一種新的探測形式。能夠在不同地點起飛和降落，這意味著蜻蜓可以選擇具有科學意義的地點並可以從不同區域採集樣本，這大大提高了科學任務的效率。

蜻蜓無人機將如何著陸？這是階段性示意圖

科學家們在進行任務之前，會給蜻蜓一個任務路線圖，蜻蜓無人機需要在給定地點進行科學測量，並用放射性同位素熱電發電機為電池充電，確定好自身狀態之後蜻蜓才會前往下一個著陸點。蜻蜓一次可以飛24公裡，蜻蜓無人機在飛行之前會先到達4000米高度，並以每秒約10米的速度勻速前進。總體而言，蜻蜓在2.7年的任務時間中將飛行約175千米。

能在土衛六表面飛行，這是最關鍵的，不過還有一個問題科學家們也需要考慮周到，蜻蜓無人機是一個科學探測器，就和火星或者月球著陸器一樣。蜻蜓無人機必須擁有科學儀器才可以，給無人機裝科學儀器，這是歷史上第一次。大家可能會問說毅力號火星探測器不是有無人機嗎，毅力號的無人機比較小，只裝了3個科學儀器。另外，毅力號火星探測器的無人機是演示任務，不是單獨的探測器任務，但是蜻蜓任務是一個單獨的任務，它將前往土衛六進行獨立探測。

蜻蜓在著陸之前必須在隔熱罩中，隔熱罩帶有深空巡航級系統，可為蜻蜓無人機提供通信能力和推進力。下圖為蜻蜓無人機和毅力號火星探測器無人機的真實比例

科學家們為了分析土衛六表面的這些化合物，為蜻蜓無人機安裝了鑽頭和真空吸塵儀器。在蜻蜓無人機的內部，還有氣相色譜質譜儀在內的幾個科學儀器將共同分析樣品，尤其是尋找胺基酸存在的痕跡。另外，蜻蜓無人機還攜帶了中子激活伽馬射線能譜儀，這個科學儀器和氣相色譜質譜儀一樣都是負責分析土衛六表面土壤元素組成的。

蜻蜓無人機在著陸之前需要使用雷達感應著陸點地形並找到安全的著陸點

除此之外，科學家們還改進了固態氫豐度傳感器，這和卡西尼號土星探測器上的固態氫豐度傳感器是一個原理，目的是為了測量土衛六表面的氣體變化，記錄數據並且和火星表面季節性甲烷氣體，地球表面空氣做一個對比。最後，卡西尼號還攜帶了地震檢波器和地震儀，它們可以在低溫環境下工作，通過測量土衛六的地震波，科學家們可以了解土衛六泰坦的內部結構和表面冰殼的厚度。

土衛六表面的實拍圖像，由惠更斯號土衛六探測器拍攝

以此為基礎，打破常規

土衛六是研究天體生物學，生物化學以及地球外環境和生命起源的理想星球，因為它是一個水冰為主的海洋世界，具有豐富且複雜的富含碳的化學物質。土衛六表面有液態水，甲烷湖和河流，甚至還有甲烷雲和甲烷雨，土衛六還擁有足夠厚的大氣層，這使蜻蜓無人機或者之後的無人機探測器任務可以順利進行。蜻蜓無人機的儀器將研究土衛六的大氣和表面特性，蜻蜓無人機的無人機探索形式將成為基礎，成為未來無人機星球探索的方向，這將為科學家們帶來更多可能。