美國宇航局選擇兩個金星探測任務,幾十年來的首次

美國太空機構的“達芬奇+”和“真理”號任務可能會在本十年晚些時候發射時推動行星科學發展

Planet Venus seen from space.

基於美國宇航局麥哲倫號航天器和先鋒金星軌道飛行器資料的金星合成影像。該太空機構目前正在開發兩個新的金星任務,每個任務都旨在揭示這個世界大氣層和表面的隱藏細節,這些細節可能會徹底改變我們對行星宜居性的理解。

6月2日上午,有傳言開始流傳,美國宇航局即將宣佈其行星際任務的最新選擇,選出該機構相對低價的“發現”探索計劃中新航天器的長期等待的獲勝者。四個競爭團隊焦急地等待結果:一個希望向木星的超火山衛星木衛一發送任務。另一個渴望訪問海王星的低溫火山衛星海衛一。另外兩個則想去金星,這個太空機構已經忽視了幾十年之久的目的地。

美國宇航局局長比爾·納爾遜主持的新聞釋出會於當天下午晚些時候開始。在冗長的序言中,介紹了該機構為應對氣候變化所做的努力,以及其火星和地球衛星的探索計劃——以及威廉·夏特納的出人意料的客串——納爾遜的講話轉向了“發現”計劃。當他講話時,一段製作精良的影片開始在附近的螢幕上播放,影片中顯示了漩渦狀的、病態的黃色雲層和荒涼的、火山遍佈的景觀。對於收看電話會議的金星行星科學家們來說,地獄般的景象看起來令人耳目一新。也許美國宇航局正在批准兩個金星任務概念中的一個。然後,兩個首字母縮略詞在螢幕上閃爍——“達芬奇+”和“真理”號——隨後是禮堂和線上觀眾的歡呼聲。

三十年來,美國宇航局首次選擇重返金星——不是一次而是兩次。“真理”號(金星發射率、無線電科學、干涉合成孔徑雷達、地形和光譜學)將繞金星執行,利用雷達和重力測量研究其表面和內部。“達芬奇+”(金星深層大氣層貴氣體、化學和成像+探測)將包括一個軌道飛行器,以及一個旨在穿過大氣層下降到這顆行星神秘的、雲霧籠罩的表面的探測器。如果一切按計劃進行,這兩個任務都應該在本十年結束前發射。


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美國宇航局上次向金星傳送專門任務是在1989年,當時其麥哲倫號軌道飛行器發射升空,執行為期五年的任務,以建立該行星的雷達地圖。從那時起,地球的姊妹世界——在大小、質量和整體成分上幾乎與我們自己的星球相同——就被降級為美國太空探索的陰影之中。對於金星科學界來說,他們在過去四分之一世紀中辛勤工作、奔走呼號和艱苦奮鬥,以提高這顆行星令人沮喪的低知名度,這場決定性的勝利是純粹的宣洩。

“我跳上跳下的次數比過去幾年都多,”韋斯利安大學的行星地質學家 瑪莎·吉爾摩 說,她是兩個任務團隊的成員。“我們要去金星了!” 美國宇航局戈達德太空飛行中心首席科學家、“達芬奇+”號首席研究員 吉姆·加文 興高采烈地說。

美國宇航局噴氣推進實驗室的行星地球物理學家、“真理”號首席研究員 蘇·斯梅卡 說:“我不知道我們還能做些什麼來使這項任務成為當下合適的任務。” “我覺得我們做到了。我覺得美國宇航局注意到了。”

麥哲倫號是斯梅卡在擔任博士後研究員時參與的第一個任務。她打算讓“真理”號成為她的最後一個任務——也是她科學生涯的巔峰之作。“這將是我職業生涯的頂點,”她說。“我迫不及待地想看看我們能發現什麼。”

研究人員希望解決的金星謎團種類繁多且各有側重,但每個謎團都指向一個共同的難題:地球和金星這兩個同時由相同物質構成的行星,為何會有如此不同的命運?為什麼一個行星是溫帶生物綠洲,而另一個行星卻是地獄般的混亂之地?

吉爾摩說:“你如何建造一顆宜居行星?這是我們的主要問題,而我們現在只有一個答案:地球。” “現在我們有機會用第二個實驗室來理解這個問題。”

“真理”號配備了先進的雷達系統,實際上是麥哲倫號的繼任者,旨在生成極其詳細的行星地形和地質圖,同時透過對金星引力場的細緻測量,深入窺探這個世界的內臟。“達芬奇+”號的軌道飛行器能力稍遜一籌,但其探測器將提供關於金星大氣層的寶貴原位資料,在單程墜落到航天器毀滅的表面的過程中,取樣並研究行星空氣的化學成分。這兩個任務還將進行技術演示,以進一步提高美國宇航局的行星際能力:“真理”號將攜帶用於增強天體導航的深空原子鐘,“達芬奇+”號將搭載新型高解析度紫外成像儀。

僅僅一個金星任務就能帶來無數的啟示。事實上,有兩個任務幾乎在同一時間訪問金星尤其令人興奮。在會議上,納爾遜將它們稱為“姊妹任務”——這是一個恰當的描述,因為這兩個任務正在研究這個世界的兩個非常不同的方面,以解決行星宜居性的同一個基本問題。就像花生醬和果凍一樣,它們是彼此完美的補充。

美國宇航局“發現”計劃科學家 湯姆·瓦格納 在宣佈後的一份宣告中說:“這些任務的綜合結果將告訴我們關於這顆行星的一切,從天空中的雲層到地表的火山,一直到它的核心。” “這將如同我們重新發現了這顆行星。”

北卡羅來納州立大學的行星科學家和直言不諱的金星倡導者 保羅·伯恩 說,選擇這兩個任務表明,美國宇航局不滿足於對這個世界進行粗略的一瞥。相反,該太空機構正在推行一項旨在揭示這顆行星內外運作方式的戰略。也許這兩個任務只是更偉大事業的開始:它們可能獲得的革命性資料可能會成為未來金星任務計劃的基礎,類似於美國宇航局的 火星探索計劃,該計劃已經改變了我們對紅色星球的理解。

當然,對於另外兩個希望獲得夢寐以求的“發現”任務名額的團隊來說,今天令人失望。“木衛一火山觀測者”團隊希望瞭解維持同名木星衛星岩漿海洋的巨大引力——並因此瞭解相同的引力如何能夠為其他世界(如木星的衛星木衛二,它是木衛一的鄰居)上潛在的維持生命的液態海洋保持數十億年的溫暖。“三叉戟”任務提案背後的團隊希望弄清楚一種超現實且完全陌生的冰火山形式如何能夠使海王星的衛星海衛一——來自太陽系黎明的古老遺蹟——在漫長的歲月中看起來如此超自然地年輕。

火山活動也是金星從假定的海洋世界轉變為惡劣荒地的最可能罪魁禍首, “真理”號和“達芬奇+”號都將以自己的方式研究這一過程。美國宇航局戈達德太空飛行中心的行星火山學家 雅各布·理查森 說,無論選擇四個競爭者中的哪一個任務,火山活動都將始終是贏家。但在這種情況下,選擇金星以便我們瞭解火山如何摧毀整個行星似乎是理所當然的。

對於失敗者來說,不可避免的憂鬱情緒中夾雜著樂觀情緒。木衛一任務的支持者 希望 他們將在下一次“發現”競賽中,甚至在更高的級別中——美國宇航局“新前沿”計劃中價格更高、技術能力更強的任務競賽中取得勝利。那些希望重返經常被遺忘的天王星和海王星世界的人,這兩個世界上次見到航天器還是在 1980年代後期,他們 關注 未來的“旗艦”任務,即價值超過10億美元的龐然大物,這些龐然大物在尺寸、成本和能力方面構成了美國宇航局機器人太空探索艦隊的頂峰。

然而,這個十年現在屬於太陽系中的第二顆行星。與他們的“達芬奇+”號同事一樣,斯梅卡和她的“真理”號合作者們既興奮、疲憊又難以置信。在宣佈的前一天晚上,她拍攝了一張金星的照片,金星像一個點一樣在漆黑的天空中閃耀。在美國宇航局宣佈之後——在新的一天——那個金剛石般的斑點突然看起來非常不同。它不再是一個遙不可及的島嶼,而是美國宇航局下一次行星際探索的巨大飛躍的目的地。

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