美国宇航局选择两个金星探测任务,几十年来的首次

美国太空机构的“达芬奇+”和“真理”号任务可能会在本十年晚些时候发射时推动行星科学发展

Planet Venus seen from space.

基于美国宇航局麦哲伦号航天器和先锋金星轨道飞行器数据的金星合成图像。该太空机构目前正在开发两个新的金星任务,每个任务都旨在揭示这个世界大气层和表面的隐藏细节,这些细节可能会彻底改变我们对行星宜居性的理解。

6月2日上午,有传言开始流传,美国宇航局即将宣布其行星际任务的最新选择,选出该机构相对低价的“发现”探索计划中新航天器的长期等待的获胜者。四个竞争团队焦急地等待结果:一个希望向木星的超火山卫星木卫一发送任务。另一个渴望访问海王星的低温火山卫星海卫一。另外两个则想去金星,这个太空机构已经忽视了几十年之久的目的地。

美国宇航局局长比尔·纳尔逊主持的新闻发布会于当天下午晚些时候开始。在冗长的序言中,介绍了该机构为应对气候变化所做的努力,以及其火星和地球卫星的探索计划——以及威廉·夏特纳的出人意料的客串——纳尔逊的讲话转向了“发现”计划。当他讲话时,一段制作精良的视频开始在附近的屏幕上播放,视频中显示了漩涡状的、病态的黄色云层和荒凉的、火山遍布的景观。对于收看电话会议的金星行星科学家们来说,地狱般的景象看起来令人耳目一新。也许美国宇航局正在批准两个金星任务概念中的一个。然后,两个首字母缩略词在屏幕上闪烁——“达芬奇+”和“真理”号——随后是礼堂和在线观众的欢呼声。

三十年来,美国宇航局首次选择重返金星——不是一次而是两次。“真理”号(金星发射率、无线电科学、干涉合成孔径雷达、地形和光谱学)将绕金星运行,利用雷达和重力测量研究其表面和内部。“达芬奇+”(金星深层大气层贵气体、化学和成像+探测)将包括一个轨道飞行器,以及一个旨在穿过大气层下降到这颗行星神秘的、云雾笼罩的表面的探测器。如果一切按计划进行,这两个任务都应该在本十年结束前发射。


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美国宇航局上次向金星发送专门任务是在1989年,当时其麦哲伦号轨道飞行器发射升空,执行为期五年的任务,以创建该行星的雷达地图。从那时起,地球的姊妹世界——在大小、质量和整体成分上几乎与我们自己的星球相同——就被降级为美国太空探索的阴影之中。对于金星科学界来说,他们在过去四分之一世纪中辛勤工作、奔走呼号和艰苦奋斗,以提高这颗行星令人沮丧的低知名度,这场决定性的胜利是纯粹的宣泄。

“我跳上跳下的次数比过去几年都多,”韦斯利安大学的行星地质学家 玛莎·吉尔摩 说,她是两个任务团队的成员。“我们要去金星了!” 美国宇航局戈达德太空飞行中心首席科学家、“达芬奇+”号首席研究员 吉姆·加文 兴高采烈地说。

美国宇航局喷气推进实验室的行星地球物理学家、“真理”号首席研究员 苏·斯梅卡 说:“我不知道我们还能做些什么来使这项任务成为当下合适的任务。” “我觉得我们做到了。我觉得美国宇航局注意到了。”

麦哲伦号是斯梅卡在担任博士后研究员时参与的第一个任务。她打算让“真理”号成为她的最后一个任务——也是她科学生涯的巅峰之作。“这将是我职业生涯的顶点,”她说。“我迫不及待地想看看我们能发现什么。”

研究人员希望解决的金星谜团种类繁多且各有侧重,但每个谜团都指向一个共同的难题:地球和金星这两个同时由相同物质构成的行星,为何会有如此不同的命运?为什么一个行星是温带生物绿洲,而另一个行星却是地狱般的混乱之地?

吉尔摩说:“你如何建造一颗宜居行星?这是我们的主要问题,而我们现在只有一个答案:地球。” “现在我们有机会用第二个实验室来理解这个问题。”

“真理”号配备了先进的雷达系统,实际上是麦哲伦号的继任者,旨在生成极其详细的行星地形和地质图,同时通过对金星引力场的细致测量,深入窥探这个世界的内脏。“达芬奇+”号的轨道飞行器能力稍逊一筹,但其探测器将提供关于金星大气层的宝贵原位数据,在单程坠落到航天器毁灭的表面的过程中,采样并研究行星空气的化学成分。这两个任务还将进行技术演示,以进一步提高美国宇航局的行星际能力:“真理”号将携带用于增强天体导航的深空原子钟,“达芬奇+”号将搭载新型高分辨率紫外成像仪。

仅仅一个金星任务就能带来无数的启示。事实上,有两个任务几乎在同一时间访问金星尤其令人兴奋。在会议上,纳尔逊将它们称为“姊妹任务”——这是一个恰当的描述,因为这两个任务正在研究这个世界的两个非常不同的方面,以解决行星宜居性的同一个基本问题。就像花生酱和果冻一样,它们是彼此完美的补充。

美国宇航局“发现”计划科学家 汤姆·瓦格纳 在宣布后的一份声明中说:“这些任务的综合结果将告诉我们关于这颗行星的一切,从天空中的云层到地表的火山,一直到它的核心。” “这将如同我们重新发现了这颗行星。”

北卡罗来纳州立大学的行星科学家和直言不讳的金星倡导者 保罗·伯恩 说,选择这两个任务表明,美国宇航局不满足于对这个世界进行粗略的一瞥。相反,该太空机构正在推行一项旨在揭示这颗行星内外运作方式的战略。也许这两个任务只是更伟大事业的开始:它们可能获得的革命性数据可能会成为未来金星任务计划的基础,类似于美国宇航局的 火星探索计划,该计划已经改变了我们对红色星球的理解。

当然,对于另外两个希望获得梦寐以求的“发现”任务名额的团队来说,今天令人失望。“木卫一火山观测者”团队希望了解维持同名木星卫星岩浆海洋的巨大引力——并因此了解相同的引力如何能够为其他世界(如木星的卫星木卫二,它是木卫一的邻居)上潜在的维持生命的液态海洋保持数十亿年的温暖。“三叉戟”任务提案背后的团队希望弄清楚一种超现实且完全陌生的冰火山形式如何能够使海王星的卫星海卫一——来自太阳系黎明的古老遗迹——在漫长的岁月中看起来如此超自然地年轻。

火山活动也是金星从假定的海洋世界转变为恶劣荒地的最可能罪魁祸首, “真理”号和“达芬奇+”号都将以自己的方式研究这一过程。美国宇航局戈达德太空飞行中心的行星火山学家 雅各布·理查森 说,无论选择四个竞争者中的哪一个任务,火山活动都将始终是赢家。但在这种情况下,选择金星以便我们了解火山如何摧毁整个行星似乎是理所当然的。

对于失败者来说,不可避免的忧郁情绪中夹杂着乐观情绪。木卫一任务的支持者 希望 他们将在下一次“发现”竞赛中,甚至在更高的级别中——美国宇航局“新前沿”计划中价格更高、技术能力更强的任务竞赛中取得胜利。那些希望重返经常被遗忘的天王星和海王星世界的人,这两个世界上次见到航天器还是在 1980年代后期,他们 关注 未来的“旗舰”任务,即价值超过10亿美元的庞然大物,这些庞然大物在尺寸、成本和能力方面构成了美国宇航局机器人太空探索舰队的顶峰。

然而,这个十年现在属于太阳系中的第二颗行星。与他们的“达芬奇+”号同事一样,斯梅卡和她的“真理”号合作者们既兴奋、疲惫又难以置信。在宣布的前一天晚上,她拍摄了一张金星的照片,金星像一个点一样在漆黑的天空中闪耀。在美国宇航局宣布之后——在新的一天——那个金刚石般的斑点突然看起来非常不同。它不再是一个遥不可及的岛屿,而是美国宇航局下一次行星际探索的巨大飞跃的目的地。

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