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海王星最野的一颗卫星?NASA对它又有什么奇奇怪怪的想法?

海王星最野的一颗卫星?NASA对它又有什么奇奇怪怪的想法?

[来源:]    [作者]    [日期:2019-04-03 10:46]    [热度:]

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旅行者2号在1989年拍摄到海王星凯时官网崔顿卫星的一部分。图片来源:NASA/JPL/USGS

海王星的卫星崔顿(海卫一)是太阳系中最奇怪的星球之一,这就是为什么科学家们正在构思能让他们详细了解崔顿卫星的任务概念。

崔顿(海卫一)是一颗巨大的卫星,其大小在太阳系的卫星中排名第七,科学家们认为它诞生于柯伊伯带,随后才落入了它目前环绕海王星的轨道,但这也对崔顿造成了影响:海王星对崔顿卫星施加了非常大的引力,以至于其结冰的表面很有可能隐藏着地下液态海洋。“旅行者2号”为我们提供的“惊鸿一瞥”表明,在最近的1000万年前,海卫一依然有活跃的地质活动。

“他们说了那个神奇的词,崔顿,然后我就说,我要去哪报名?”露易丝·普洛克托(Louise Procktor)说,她是一名行星地质学家,也是德克萨斯州月球与行星研究所(Lunar and planetary Institute)所长,并且她还是一名致力于“三叉戟”(Trident)任务概念的科学家,她说:“我们对海卫一的了解足以知道它很危险,但我们只知道一点点,还有很多我们是不知道的。”

当然了,要想更多地了解太阳系中的任何天体,最好的方法就是实地去参观它。Procktor和她的同事们相信,在2025年发射并将于2038年到达海卫一的一次飞行任务中,他们可以一次过拍摄到海卫一的整个表面。

所有的这些将通过一个仔细的技巧来实现。在经过海卫一的过程中,飞船的飞行将会被定时,以便可以在阳光下看到旅行者2号当年无法看到的60%左右的海卫一表面,在第一次接近后,飞船将会把相机转回来,重新捕捉旅行者号已经拍摄到的那40%的表面图像,但这次是在海王星行星反射出的微弱光线下拍摄的,这些光线被称为海王星之光(Neptune-shine)。

Procktor说:“人们被前往海卫一的想法所吸引,我认为真正吸引人的地方之一是公众第一次看到这一个天体。引起人们对探索的纯粹兴奋也是这次任务的目的之一。”

这一壮举还意味着科学家们可以在了解这个最奇怪的星球上取得真正的进展。Procktor说:“这是非常奇怪、陌生的天体,奇怪又有着异国情调。我们认为它是一个充满异国情调的海洋世界——与其他海洋世界相比,它是一个真正的异类。”

海卫一在很多方面都是一个异类。它以一个异常陡峭的角度绕着错误的轨道运行,它还有着一个看起来非常年轻的表面(似乎是在大约1000万年前形成的),科学家至今还无法真正解释个中原因,并且大部分的表面还被地质学家们称之为“哈密瓜地形”的地形所覆盖——这个短语的灵感来自于哈密瓜表面的粗糙质地。旅行者2号还发现了海卫一表面有升起巨大的羽状物,并且还有一些可能是旧羽状物残留的黑色痕迹。

这种奇怪的现象在一定程度上反映了海卫一在太阳系中的复杂历史。科学家们认为,在迁移到海王星附近之前,海卫一最初是在柯伊伯带形成的(柯伊伯带是环绕太阳系外围运行的行星碎片环)。

正是在那里,由于它与海王星引力的相互作用,它变成了一个非常活跃、充满戏剧性的世界。“这绝对不是柯伊伯带的另一个普通天体;我们不会再做新视野号之类的任务了(新视野号进行了多次飞越任务),”Procktor说。相反,他们将能够研究海卫一的地质,确定组成其表面的化合物,并且确认是否有可疑的海洋潜伏在地表下等等。

如果三叉戟这个概念任务最后能够成真,它在成本方面也不会再做第二个“新视野号”任务。新视野号任务花费了美国宇航局约7.2亿美元,而三叉戟任务的计划成本将低于4.5亿美元的上限。Procktor说:“这项任务的美妙之处、以及它符合(预算层次)的原因是除了科学以外我们几乎不需要做任何其他花哨的事情,我们不需要做任何出人意料的事情就能让这个项目落地。”

但对于另一个研究中的崔顿任务概念来说,情况就不一样了,这个概念任务计划将在2029年发射一艘宇宙飞船,并在本世纪40年代初降落在冰冷的崔顿卫星上,然后,它将跳跃着跨越海卫一的表面,对其表面冰和大气进行采样。

老实说,崔顿跳跃器的概念仍然牢牢地驻在美国宇航局的创新先进概念计划的范围内,该计划专门研究令人耳目一新的想法,怎么个耳目一新法?就像设计一只跳跃器去穿越人类从未见过的领域那么耳目一新。

Hartwig和他的同事们已经完成了该项目资助项目(为期两年)的四分之一,他们正在设计一种可以到达崔顿的机器人,这种机器人在到达崔顿之后可以利用崔顿卫星上的氮储存来“养活”自己,然后在崔顿表面上进行跳跃,并在跳跃的过程中上下张望。Hartwig说:“由于这次任务的目的是同时采集地表和大气样本,所以这种需求也确实使我们倾向于采用跳跃器的设计。”

使用在崔顿卫星上发现的燃料可以降低成本并且延长任务的寿命,但这也使事情变得复杂化。跳跃器需要吸收气态或固态氮,将其转化为加压气体,然后像气球一样将其喷出,才会使自己产生跳跃的行为。但要利用固体氮的话对团队来说尤其具有挑战性。Hartwig说:“虽然雪和冰一样是固体,但是像雪一样的东西,小菜一碟,我们可以直接把它舀到箱子里,不过像固态冰一样的东西——系统应该要怎么处理?”

尽管这两个崔顿概念任务是相互独立的,但由于科学会议的变幻莫测,它们有可能会在未来作出改动。上周在德克萨斯州举行的月球和行星科学会议上,当这两个任务概念的三个构思者坐在一起时,这两位未来的“崔顿探险者”就开始互相交谈了。

Hartwig说,巧合的是,目前的跳跃器设计重量刚好能与目前的三叉戟设计相匹配,不过,这样组合虽然能够解决不少问题,但它也将带来同样多的挑战,而且增加跳跃器肯定会大幅推高任务成本价格。但对于跳跃器的想法,Procktor是这样评价的:“我喜欢他们的奇思妙想,因为总有一天我们会在崔顿的表面跳跃。”

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