太空船:探索外星海洋的航海任务

这项旨在探索泰坦海的探测器是 NASA 明年考虑提供资金的三项计划之一。Graham Murdoch

2006 年,在飞掠土星的卫星泰坦时,NASA 的卡西尼号轨道飞行器上的雷达在该卫星表面(-300ºF)发现了液态乙烷和甲烷的海,这是我们所知除了地球以外唯一存在液体的天体。其中一些油状海在卡西尼号的雷达上看起来比苏必利尔湖还要大,但由于泰坦大气层浓密且有雾,能见度很差。现在,NASA 正在考虑发送一个名为“泰坦海探测器”(TiME)的探测器,让它溅落在泰坦的某片海域进行近距离观测。这将是人类第一次地外航海探险任务。

今年 5 月,TiME 项目获得了 NASA 提供的 300 万美元开发合同。如果航天局批准该任务,探测器将于 2016 年发射。到 2023 年,TiME 将到达距离地球约 8 亿英里外的泰坦极北地区,那里是其最大的湖泊和海洋的所在地。探测器将拍摄照片、收集气象数据、测量深度并分析样本。一旦抵达泰坦,TiME 将没有推进能力,所以它将漂浮在海面上,随风飘荡。然后,在 2020 年代中期,随着泰坦绕土星运行到远离太阳和通信的暗面,它将迎来长达十年的黑暗冬季。直到 2035 年,它才能与地球保持视线连接,传输更多数据。

在泰坦烟雾弥漫的橙色天空中,甲烷云飘荡,有时会降下补充海洋和雕刻地貌的碳氢化合物雨滴,就像地球上的水一样。但泰坦的海可能不含生命。“我们所知的生命需要液态水,而泰坦的表面太冷了,”约翰霍普金斯大学物理学家 Ralph Lorenz 说,他正在参与 TiME 项目。“它的海洋可以告诉我们分子如何组织和演变,生命可能如何更普遍地出现。” TiME 的首席研究员、行星地质学家 Ellen Stofan 对海浪感到好奇:“是否有薄雾、海浪?液体是清澈的还是浑浊的?表面是否有漂浮的泡沫?泰坦的海有无穷无尽的问题。”

溅落在泰坦海

降落

经过七年的旅程,包括绕过地球和木星的引力弹弓,泰坦海探测器 (TiME) 在隔热罩的保护下穿过泰坦浓厚氮气和甲烷的大气层。

下落

在约 100 英里的高度,TiME 展开了它的降落伞。在剩余的大约两个小时的下降过程中,探测器的相机拍摄照片,而温度计和气压计记录气象数据。

漂浮

在乙烷和甲烷组成的海洋 Ligeia Mare 登陆后,TiME 的质谱仪采集样本分析其化学成分,同时其声纳测量海的深度。由于没有自己的推进能力,探测器将随着微风和洋流漂浮。它甚至可能经历外星降雨或被冲刷到外星海滩上。

宇宙竞争者

明年,NASA 将为三项任务中的一项提供全额资助:一项研究火星形成过程的火星探测器,一项将在近地彗星上反复着陆的“彗星跳跃者”,或是一艘漂浮在土星 53 颗已知卫星之一泰坦海上的探测器。

Graham Murdoch

喷气推进实验室的地球物理监测站将研究火星的内部结构和成分,以更好地了解其地质历史。

Graham Murdoch

由 NASA 戈达德太空飞行中心构思的“彗星跳跃者”将多次着陆在彗星上,研究这颗冰冷的星体在接近太阳时升温时的演变情况。

 

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Adam Hadhazy

撰稿人

Adam Hadhazy 是一位居住在新泽西州的自由科学作家。他经常撰写天文学、物理学和生物学方面的文章,但他乐于深入探讨几乎所有主题。


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