科學家暢想太陽系五大勝地的夢幻之旅

  美國宇航局(NASA)行星科學項目秀場時間已至。今年秋季,該機構將從28項提案中精選出3~5項太陽系探索計劃。最終,將只有一項計劃成為其中的“幸運兒”:NASA最新的發現型任務,並在本世紀20年代初期發射。

  在這裡,《自然》將呈現提案中出現的廣泛主題。這些提案於今年2月份提交至NASA,此次提案中的任務均有望成為該機構至今預算最少的一個太陽系探索項目——其最終任務的預算開支為4.5億美元或略低於此額度。在你看來,NASA應該探索哪個方向呢? 

NASA應該探索哪個方向呢

  1.金星

  直到1994年,人類才開始首次訪問地球的這顆“姊妹星”。彼時,美國行星科學任務、NASA的“麥哲倫”軌道飛行器通過控制撞向金星表面,並完成探測任務。(歐空局的“金星快車”號則在2006~2014年探索了這顆行星,日本的“黎明”號將在今年12月第二次嘗試進入金星軌道。)

金星

  癡迷於金星探測的科學家曾圍繞這個太陽系中由岩石構成的距離太陽第二近的行星提出了各種探測任務。其中很多任務包括利用雷達在軌道上穿過金星濃密的大氣層,探測其炙熱的火山活躍區。例如,此次的VERITAS任務計劃繪製出這顆行星的高分辨率地圖。通過反覆在同一地點飛掠,VERITAS可以揭示出金星的地面是否像地球地震區發生的情況那樣,其活躍的火山區域是否也正在變化。

  2.月球

  “阿波羅”號宇航員早在1969年就登上了月球,但研究人員對月球表面仍有待進一步瞭解。從天文學上來說,月球是地球的鄰居。目前,已有12名宇航員登陸月球。未來還有哪些等待人類去發現?

  看起來要探索的還不少。此次NASA的兩項提案提出用高科技手段探索具體月球科學問題。其中之一是“月球年齡和風化層探險”號(MARE)任務,旨在把“阿波羅”號宇航員的探索和地面科學家的實驗室研究相結合,利用礦物的放射性衰變測量月球熔岩的年齡。而另一項任務的 NanoSWARM母船將計劃飛往月球並釋放出一系列立方體衛星,用於探索月表的神秘磁漩渦,觀察它們如何與太陽風互動;另一些立方體衛星將對月球地磁異常處進行俯衝式轟擊,進一步探測異常狀況。

月球

  3.火星衛星

  自2001年開始,NASA已向火星發射了7個探索任務,但並未涉及火星衛星——火衛一和火衛二。此次至少有3項提案均關注這顆紅色星球的衛星。

火星及火衛一

  緣何如此?因為目前沒人知道這些衛星來自何處。它們可能是火星在45億年前形成時的遺留物;可能是距現在較近的一顆大質量小行星撞擊這顆紅色星球後生成的產物;亦可能是被火星引力捕捉而來的小行星碎片或是其他物質。

  3個任務的設計概念均包括探索火衛一和火衛二的起源。其中一項建議探測器進入火星軌道並圍繞兩顆衛星飛行若干周。另一項則建議分別圍繞兩顆衛星飛行。第三項建議登陸火衛一,對其進行近距離觀測。

  4.小行星

  或許小行星探測是此次發現型任務中涉及最多的提案,包括探測小行星以及其他小型天體。一些探測聚焦具體的小行星。其中之一是訪問由金屬性岩石構造的“魂神星”,它與地核具有相似之處。而雙體小行星原位探測號(BASiX)任務將對雙體小行星進行轟擊,以此探測轟擊對兩個天體的引力運動造成的影響。

  其他的小行星探測想法主要可以歸為旅行類。其中一項任務建議訪問9個空間小巖體(其中一些位於火星和木星的行星帶之間,另一些會在與地球極近的危險距離內掠過),以此探測它們緣何與較大的小行星如灶神星和谷神星(目前NASA的“黎明”號探測器正繞其飛行)不同。

灶神星

  此外,還有一項名為“露西”的探測計劃,該計劃以標誌性的古人類骨骼命名,計劃圍繞木星的特洛西小行星區域飛行,相關研究可以瞭解在太陽系早期形成行星和其他天體的“化石”物質。

  5.行星火山

  太陽系中火山最活躍的地方不是冰島或夏威夷,它們位於木衛一之上,這顆衛星的表面在木星龐大的引力作用下極為炙熱。

木衛一表面發生火山噴發

  為了盡可能地避免木星可怕的輻射,木衛一火山探測器(IVO)任務將進入巨大的延伸後的軌道,每飛行一周僅接近木星和木衛一一次。它將9次經過木衛一,在此期間捕拍該衛星晝夜時分的火山活動情況。在2028年除夕之夜,它甚至還將飛過該衛星上叫作佩萊的火山噴發出的氣柱。

  由於此次旅程距離太陽較遠,IVO將需要功能極為強大的太陽能帆板,吸收盡可能多的太陽光。




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