火星还没去,美科学家催促NASA尽快推出下一个金星任务

Connor Feng

2

VERITAS金星探测任务概念图。(图片:NASA/JPL-Caltech)

美国国家航空航天局的一个科学顾问团敦促说,有了现在的技术,我们在明天就可以出发去金星,该顾问团的成员希望NASA可以尽快推出一个金星任务。

9月24日,金星探索分析小组(VEXAG, Representatives from the Venus Exploration Analysis Group)的代表向NASA的行星科学顾问委员会做了一次报告,建议NASA优先考虑前往金星的任务。

近年来,美国国家航空航天局(NASA)任务的热门目标一直都是火星,这是因为火星上可能存在生命,也因为NASA最早可能会在本世纪30年代将宇航员送往火星。但尽管如此,NASA内部其实也有着要求向太阳系其他天体发射任务的声音。虽然科学家向NASA提交过几项金星任务建议,但除了几次飞掠任务之外,NASA已经有25年没有专门的航天器造访过金星了。

代表VEXAG作报告的马萨诸塞州曼荷莲学院天文学系主任Darby Dyar在一封电子邮件中表示:“火星计划目前正在继续寻找火星生命的证据,但火星表面的液态水只在大约三十亿年前短暂地存在了几百万年。”

Dyar还补充道:“此外,火星计划一直以来都是围绕着同一个目标,那就是把火星样本带回地球,NASA总部目前也正在设计计划来支持这个目标。不过我认为,虽然关于火星的许多科学问题仍然悬而未决,但与金星极端状况所包含的知识相比,它们还得往后稍一稍。”

所以VEXAG希望NASA目前对小型探索任务的热情能够催生出一些金星任务。NASA探索任务的征集过程已经在7月1日结束,提交的探索任务中包含至少三个金星任务,任务初选结果应该会在2020年1月左右公布。

这些金星提议任务包括在下降过程中测量金星大气化学成分的DAVINCI任务(Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble gases, Chemistry, and Imaging);以高分辨率检查金星表面的VERITAS轨道飞行器(Venus Emissivity, Radio Science, InSAR, Topography, and Spectroscopy);还有旨在检查金星的云、化学、动力学和地表,以更好地了解金星气候的高光谱金星侦察任务(Hyperspectral Observer for Venus Reconnaissance)。

目前,金星学界面临着一个迫在眉睫的问题,那就是要找出这早期金星和现在的地球到底有多相似。金星的大小与地球相近,而它离太阳的距离也会使它处于早期太阳的“宜居带”当中(早期的太阳还比较暗),那时候的金星表面有可能存在液态水。虽然金星现在是一个熊熊燃烧着的地狱,但数十亿年前,金星也有可能存在过生命。

研究金星的科学家们还想知道,金星上的液态水是否有存在30亿年这么久?金星的表面地质和岩石类型是什么?金星休眠板块构造的性质(可能是维持生命的关键)是什么?金星和那些非常接近它们母恒星的系外行星又有多相似?

科技的进步

在正常情况下,金星表面的温度足以融化铅,并且在几分钟内就可以把着陆器“烤熟”。上世纪70年代和80年代,苏联高度防护的金星飞船成功地到达了金星表面,但只持续工作了几分钟到一个小时左右。随着技术进步,VEXAG认为一个花费合理的现代任务可能会在金星上存活更长时间。

举个例子,VEXAG在2017年的第15次会议上指出了NASA的高温操作技术(HOTTech)项目,该项目目标是在大约900华氏度(500摄氏度)或更高温度的环境中制造组件。当时的一项提案还资助了太阳能电池、发电、电子(对温度波动相当敏感)和电池技术的研究。个别项目预计在2018年至2020年期间完成当前阶段的融资,因此在某些情况下这些结果仍然在分析当中。

而其他一些技术已经开始接近成熟了,比如NASA的极端环境降落隔热技术(HEEET)项目,它就是为了包括金星在内的那些极端环境而设计的。它包括一个高密度,全碳层的降落界面和一个保护脆弱航天器组件的低密度绝缘层。HEEET已经在美国宇航局的艾姆斯研究中心进行过测试,并且技术成熟等级(TRL)被列为6级。(一个部件在太空中完成测试之后就达到TRL 7,在地面和太空中完成测试之后就达到TRL 8。)

NASA格伦研究中心的另一个团队则正在研究为金星温度而设计的高温电子设备。这些基于碳化硅半导体的设备可以在金星表面持续工作4000小时。2016年,工程师们在模拟金星环境的格伦极端环境设备(GEER)中测试了部分电路,测试持续足足了近22天才结束。(根据美国国家航空航天局的说法,结束测试只是因为日程安排的原因;类似的振荡器电路已经可以工作数千个小时)。

VEXAG最近发布的技术路线图(连同一份技术计划一起发布)表明,学界有很多行之有效的任务可以作为NASA的各种小型探索任务,包括轨道飞行器,小型卫星,大气探测器等,科学家们还可以选择在金星上建立一个短期地面平台,或者在55公里高的温和金星大气中建造某种空中平台。学界认为,长期地表平台可以在2032年之前就准备好。

想法多,机会少

但是,VEXAG也必须要考虑到任务预算的问题,当NASA提出征集更便宜的探索任务、更昂贵的新领域任务以及合并任务或国际合作任务的时候,预算的问题就会不可避免地出现。在VEXAG的报告中,学界建议在2022年之前用轨道器任务或大气探测器任务来响应预测的任务征集规律。在2023年和2032年之间,VEXAG还建议将地表平台和空中平台都添加到提议列表中。

NASA最后一次征集探索任务提案是在2014年的时候,那次征集产生了五个最终入围的任务,其中包括两项金星任务:DAVINCI任务和VERITAS任务。根据Dyar的说法,尽管这两项任务看起来都很有前景(这意味着它们可以立即开始),但是这两个金星任务最终都因为“不明原因”而没有被选中。这两项任务最终输给了两项研究小行星的任务,Psyche和Lucy。

NASA最后一次征集新领域任务是在2016年,学界提交了一项名为VOX(金星起源探测器)的金星任务,该任务将专注于描绘金星表面的高分辨率地形或海拔地图。虽然VOX看起来同样也很有前景,但美国宇航局最终还是没有选择它,NASA那次最终选定的是将会在土卫六泰坦表面飞行的蜻蜓号任务。

美国宇航局最后一次专门前往金星的任务是麦哲伦号,它于1990年10月进入金星轨道,4年后脱轨。自那以后,该机构的伽利略号、卡西尼号和信使号在飞往其他行星的途中也飞过金星。与此同时,其他金星任务还包括欧洲航天局在2006年至2014年期间执行过的金星快车任务,以及在2015年成功进入金星轨道的日本晓号任务( Akatsuki),晓号任务是目前唯一一个仍然在金星运行的任务。

可行性研究报告

广告、内容合作请点这里:寻求合作

咨询·服务

评论

0条)

“1.2亿+”企业数据查询

网友评论仅供其表达个人看法.

相关阅读

精彩推荐