美國(guó)國(guó)家航空航天局將向天王星及其衛(wèi)星派遣探測(cè)器

幾十年來(lái)門(mén)可羅雀的天王星可能會(huì)迎來(lái)訪(fǎng)客。美國(guó)國(guó)家航空航天局將向天王星及其衛(wèi)星派遣探測(cè)器。

據(jù)英國(guó)《自然》雜志網(wǎng)站近日?qǐng)?bào)道，美國(guó)行星科學(xué)家發(fā)布了一份內(nèi)容翔實(shí)的報(bào)告，闡述了美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)目前對(duì)太陽(yáng)系的了解情況以及下一個(gè)十年(2022年到2032年)的探索重點(diǎn)。

這一報(bào)告是在美國(guó)各地行星科學(xué)家提交的527份白皮書(shū)以及97名專(zhuān)家近兩年討論的基礎(chǔ)上生成的，其中最引人注目的任務(wù)是：在本世紀(jì)30年代初發(fā)射天王星探測(cè)器;在30年代末或40年代初向土衛(wèi)二(土星的衛(wèi)星之一)派遣探測(cè)器。

天王星變“天王”

報(bào)告將天王星稱(chēng)為“太陽(yáng)系最迷人的天體之一”，建議把“天王星軌道器與探測(cè)器”作為頭號(hào)旗艦任務(wù)方案。

天文學(xué)家們建議向天王星發(fā)射軌道飛行器和探測(cè)器，投資約為42億美元，理想的發(fā)射時(shí)間是2031年或2032年，它們將歷時(shí)13年到達(dá)天王星，然后圍繞天王星運(yùn)行數(shù)年，以獲得有關(guān)其大氣層、內(nèi)部及衛(wèi)星等方面的信息。人類(lèi)上一次、也是唯一一次造訪(fǎng)天王星，是“旅行者二號(hào)”探測(cè)器于1986年飛越天王星。最新的這次考察有望揭示這顆行星及其衛(wèi)星的形成和演化歷程。

據(jù)悉，軌道飛行器將圍繞天王星飛行數(shù)年時(shí)間，收集有關(guān)其磁場(chǎng)的信息，這些磁場(chǎng)可能為天王星上發(fā)光的極光提供能量。探測(cè)器則將進(jìn)入天王星大氣層，測(cè)量其大氣成分、溫度及循環(huán)情況。報(bào)告主要編撰者之一、美國(guó)西南研究院的羅賓·卡納普說(shuō)：“這將是科學(xué)家們首次對(duì)冰巨星開(kāi)展的太空飛行任務(wù)，鑒于我們認(rèn)為冰巨星可能是宇宙中最常見(jiàn)的行星類(lèi)型，這次任務(wù)尤為重要。”

此次任務(wù)將探索天王星27顆已知衛(wèi)星中的一部分，可能是天衛(wèi)三和天衛(wèi)四，這兩顆衛(wèi)星冰面下有足夠多的水。

報(bào)告參與者、NASA戈達(dá)德太空飛行中心的行星科學(xué)家艾米·西蒙說(shuō)：“這項(xiàng)任務(wù)將具有絕對(duì)的變革性。天王星身上充滿(mǎn)了謎團(tuán)，比如為什么它幾乎是側(cè)向旋轉(zhuǎn)，以及它如何形成一個(gè)復(fù)雜的磁場(chǎng)。研究天王星可以為科學(xué)家們提供有關(guān)圍繞其他恒星運(yùn)行行星的信息，因?yàn)樵谝阎?000多顆系外行星中，最常見(jiàn)的是天王星大小的。”

天文學(xué)家們指出，天王星任務(wù)可以搭載商用獵鷹重型火箭發(fā)射，前往距離更遠(yuǎn)的海王星的任務(wù)可能需要更大的火箭，比如NASA的太空發(fā)射系統(tǒng)(SLS)。

“土衛(wèi)二”上找生命

報(bào)告排在第二位的旗艦任務(wù)是“土衛(wèi)二繞落器”，這是一個(gè)集軌道飛行器與著陸器于一身的探測(cè)器，身價(jià)可能高達(dá)50億美元，將對(duì)土星的冰衛(wèi)星土衛(wèi)二進(jìn)行探測(cè)。土衛(wèi)二表面下有一座海洋，并有羽流沖破冰殼噴入太空。報(bào)告說(shuō)，“土衛(wèi)二上的條件允許科學(xué)家們對(duì)一個(gè)海洋世界的宜居性進(jìn)行直接調(diào)查，并對(duì)其是否有生命居住進(jìn)行評(píng)估”。

“土衛(wèi)二繞落器”將會(huì)花一年半時(shí)間圍繞土衛(wèi)二的軌道運(yùn)行，并采集那些羽流的樣本，隨后將會(huì)降落到土衛(wèi)二上，在那里開(kāi)展為期兩年的探測(cè)任務(wù)，收集更多樣本，并進(jìn)行分析，尋找有生命存在的跡象。該任務(wù)有望在本世紀(jì)30年代末由SLS或“重鷹”火箭發(fā)射，并在50年代初實(shí)施著陸。

小行星來(lái)襲需防御

此外，該報(bào)告首次分析了NASA為保護(hù)地球免受致命小行星襲擊所做的準(zhǔn)備。它建議該機(jī)構(gòu)盡快啟動(dòng)探測(cè)近地小行星的任務(wù)。NASA最近宣布，為節(jié)省資金，該項(xiàng)目將推遲兩年，至2028年。

近年來(lái)，NASA越來(lái)越關(guān)注行星防御領(lǐng)域，涉及到識(shí)別、跟蹤和評(píng)估附近的小行星對(duì)地球構(gòu)成的風(fēng)險(xiǎn)。該機(jī)構(gòu)已經(jīng)制定了探測(cè)此類(lèi)小行星的勘探計(jì)劃，并正在努力建造一個(gè)名為“近地天體勘測(cè)員”的新航天器，以識(shí)別此類(lèi)近地天體，所有這些都得到了新報(bào)告的認(rèn)可。

報(bào)告列出的最優(yōu)先事項(xiàng)是完成NASA的“火星樣本取回”任務(wù)。“毅力”號(hào)火星探測(cè)器在探索火星表面的過(guò)程中一直在收集樣本，之后它會(huì)將樣本交給計(jì)劃2028年抵達(dá)火星的航天器，從而讓樣本最終返回地球后由科學(xué)家展開(kāi)分析。

報(bào)告還建議開(kāi)展一些規(guī)模相對(duì)較小的太空飛行任務(wù)，如發(fā)射月球車(chē)從月球南極采集樣本，并讓宇航員將樣本帶回地球。

此外，報(bào)告還考慮了另4項(xiàng)旗艦任務(wù)方案：一個(gè)木衛(wèi)二著陸器、一個(gè)水星著陸器、一個(gè)海王星軌道器與探測(cè)器以及包含軌道器、著陸器和將在金星大氣層內(nèi)運(yùn)行的金星探測(cè)任務(wù)，但最終因?yàn)橘M(fèi)用和技術(shù)成熟度等方面的問(wèn)題而拒絕了這些方案。

這份十年調(diào)查報(bào)告囊括了行星科學(xué)家在未來(lái)十年最迫切需要解決的科學(xué)問(wèn)題：起源(太陽(yáng)系和地球是如何起源的，它們?cè)谟钪嬷惺欠窈币?jiàn))、天體(行星如何進(jìn)化)以及生命和宜居性(什么條件導(dǎo)致了地球上的宜居環(huán)境以及生命的出現(xiàn)，其他地方是否也存在生命)，新調(diào)查任務(wù)將幫助科學(xué)家們回答這些問(wèn)題。

關(guān)鍵詞： 衛(wèi)星派遣探測(cè)器 天體之一 天王星軌道器 與探測(cè)器