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NASA 考虑探访海王星,以一种成本更低的方式

David W. Brown2019-03-22 06:32:21

“现在是时候开始这项任务,也是时候以较低的成本来完成这项任务了。我们准备探究海卫一是否适宜生命繁衍,这项研究非常重要。”

本文只能在《好奇心日报》发布,即使我们允许了也不许转载*

休斯顿电 — 是时候重返海王星了吗?

本周二(当地时间 3 月 19 日),在得克萨斯州举行的月球与行星科学国际学术研讨会(Lunar and Planetary Science Conference)上,来自美国国家航空航天局(NASA)喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory)的科学家提出了一项任务,旨在探索海王星最大的卫星海卫一(Triton)。

这颗不同寻常的卫星与冥王星有许多相似之处。科学家认为,海卫一最初存在于太阳系中寒冷的柯伊伯带。大约在数十亿年前,海卫一被海王星的巨大引力捕获。科学家推测,海卫一上可能存在液态海洋。这意味着,在这颗离太阳相当遥远的星球上,可能含有构成生命的成分。

此项任务中计划建造的航天器名叫 Trident(字面含义为三叉戟)。负责该任务的科学家和工程师表示,NASA 向外太阳系发射的航天器通常造价数十亿美元,而他们则力图以非常低的成本建造 Trident。他们预计,此项目的花费基本相当于一次小型登月任务。

路易斯·普罗克特(Louise Prockter)是休斯敦月球和行星研究所(Lunar and Planetary Institute)所长,也是这项提案的首席研究员。普罗克特说:“现在是时候开始这项任务,也是时候以较低的成本来完成这项任务了。我们准备探究海卫一是否适宜生命繁衍,这项研究非常重要。”

对于外太阳系的探索一直是 NASA 最高优先级的任务——如刚刚结束的卡西尼(Cassini)土星探索任务和将于 2020 年代发射的“欧罗巴快帆”(Europa Clipper)任务。这类任务通常耗资数十亿美元。

虽然这些项目取得了重大的成就,但规模较小、成本较低的任务也能够推动行星科学的发展。例如,在向火星发射的航天器中,没有任何一架能够单独完成所有任务。但是随着信息的整合与时间的推移,科学家逐渐能够揭示火星的水系历史,并为下一阶段的人类登陆计划打下基础。

因此,Trident 提案背后的科学家正在寻求 NASA 竞争激烈的“发现计划”(Discovery Program)的资助。该计划旨在资助耗资低于 5 亿美元的小型任务。Trident 团队将于本月晚些时候正式向 NASA 提交方案。

NASA 计划每两年发射一次“发现计划”下的任务。最近发射的一次任务是“洞察”(InSight)号火星着陆探测器。该探测器于去年 11 月抵达火星。下一次的发射预计是“露西”(Lucy)任务。“露西”任务旨在探索与木星共享轨道的数颗小行星。

Trident 任务将与其余 3 项提案竞争:对月球进行更全面的调查、前往木卫一(Io),或是重返金星。Trident 任务旨在探索太阳系已知最远的行星。与类似的任务(通常需要数十亿美元)相比,Trident 的成本十分低廉。Trident 的支持者希望这一点能够说服 NASA 支持这一任务。

“旅行者 2 号”(Voyager 2)拍摄的海卫一彩色照片。图片版权:NASA/JPL/USGS

海王星是太阳系八大行星中距太阳最远的一颗。人类于 1989 年最后一次造访海王星及其卫星:当时,“旅行者 2 号”探测器掠过海王星,拍下了第一张、也是唯一一张海王星的近距离照片。

“旅行者 2 号”记录的数据还显示,海卫一表面可能有从内部喷发而出的水雾。从那时起,许多行星科学家都想再次探索海卫一。这也是 NASA“海洋世界路标”(Roadmap for Ocean Worlds)计划的首要任务。

来自亚利桑那州图森市(Tucson)行星科学研究所的阿曼达·亨德里克斯(Amanda Hendrix)是“路标”计划的带头人,她说:“有迹象表明,海卫一处于活跃状态,而且可能拥有海洋,这一点非常诱人。探索海卫一是一个‘一石三鸟’的计划。我们可以了解海王星系,以及海卫一上迷人的海洋世界。此外,海卫一本身来自更为遥远的柯伊伯带,探索海卫一意味着我们能够在离地球更近的地方研究柯伊伯带中的天体。”

亨德里克斯表示,研究海卫一这样的天体可以带来许多新的认知,尤其是在海洋世界的起源、变化和对液态水的维持这三方面。例如,海卫一上水的温度比正常的冰点要低,但是海卫一上的氨可以将水保持在液态。这些线索能够帮助科学家寻找地球以外的生命。

海王星到太阳的距离是地球的 30 倍。在过去的几十年里,太阳系宜居带这一概念所覆盖的区域范围已经大大扩张。

科学家曾经认为,火星已经处于宜居带的最外围。但是后来,人们在木卫二(木星的一颗大卫星)表层下发现了一片海洋。接着,在距离太阳更远的土卫二(土星的一颗卫星)表层下,科学家又发现了另一片海洋。

如果 Trident 证实海卫一上确实存在海洋,这将意味着太阳系中能够维持生命的区域越发广阔。

Triton 将在木星轨道的协助下以快速、笔直的轨道飞行,最后到达海卫一。这条飞行轨迹类似于 2015 年“新视野”(New Horizons)号探测器飞越冥王星时的轨迹。Trident 上运载的科学仪器将探测海卫一上的海洋,并研其大气层和电离层。在太阳系尚未完全成像的天体中,海卫一体积最大。Trident 将全面拍摄海卫一的图像。

科学家卡尔·米切尔(Karl Mitchell)负责 Trident 任务中的“旅行者”(Voyager)成像器项目。米切尔说:“我们(将自己的设计)与 1989 年‘旅行者’号进行了比较。当年的‘旅行者’号建立在 1970 年代的技术上,本质上就是一台连接在传真机上的电视摄像机。这在当时已经非常了不起了,但仍无法与高效的现代数字成像技术相提并论。”

任务发射时间的选择也非常重要。海王星绕太阳公转时,其卫星的季节会随之变化。

米切尔说:“为了观察到 1989 年旅行者 2 号记录下的水雾,我们必须在 2040 年前抵达海卫一。”否则,受海王星在其轨道上位置的影响,之后的 80 年里海卫一将一直处于黑暗之中。


翻译:熊猫译社 王奕琳

题图版权:NASA/JPL

© 2019 THE NEW YORK TIMES

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