经过几十年的忽视，地狱般且云雾笼罩的金星——有时被称为地球的邪恶双胞胎——是一个准备好并等待重新探索的世界。
这是美国宇航局喷气推进实验室上个月底发布的一项新研究传达的信息，但有一个重要的注意事项：该研究的贡献者认为，重返金星的最佳方式可能是飞越我们姐妹世界的出奇友好的天空。尽管地表温度和压力会熔化金属并压碎重型机械，但在行星大气层中较高的高度，条件要温和得多，甚至可以说是宜居的。研究负责人、喷气推进实验室太阳系探索理事会的项目经理詹姆斯·卡茨说，气球、飞机和其他高科技空中平台可以利用这种温和的环境，收集其他方式无法获得的金星大气成分、环流甚至生命前景的数据。“我们在这里谈论的是一个在金星大气层中温度适宜，用一个词来说是‘类地球’区域运行的平台，”他告诉大众科学。
卡茨说，这份报告及其涉及来自各个机构的 50 多人的调查结果，将纳入计划于 2020 年开始的下一次行星科学十年调查。目标是美国国家科学院在 2022 年向美国宇航局提交最终报告。这份权威评估将大量借鉴行星研究界的观点，为航天局和国会拨款人在规划未来任务时提供蓝图。
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喷气推进实验室的评估考察了固定高度和可变高度气球，以及一种混合飞艇，它可以利用浮力和空气动力升力在金星云层中漂浮，以及一种固定翼太阳能飞机，它可以依靠阳光和对流气流翱翔。从这些高耸的位置，任何这些平台都可以部署探测器、拍摄图像并执行其他一系列科学实验。
在这些平台中，研究得出结论，可变高度气球是“最佳选择”，因为它们处于“最佳位置”，在高度移动性和技术简单性之间取得平衡，为美国宇航局提供了一个雄心勃勃但可实现的任务选项，发射时间在 2023 年至 2032 年之间。研究报告的作者说，对于这样的任务来说，没有技术上的拦路虎。不过，还需要对新的科学仪器进行投资，还需要建模工具来更好地了解飞行或漂浮在异星世界高空的飞行器的行为。
令人惊讶的是，这场新兴的“重返金星”运动受益于硅谷最近的发展——即谷歌的 Project Loon，这是一个不断增长的长寿命气球网络，旨在为全球互联网匮乏社区的人们提供连接。例如，在去年飓风玛丽亚在波多黎各造成毁灭性登陆后，Loon 计划在岛上的电信网络正在恢复期间，为超过 20 万人提供了危机链接。
Loon 计划使用“空气压载”方法，其中使用外部充气层来调节内部充氦气球的升力，该计划已表明，即使在面对强风时，他们也可以在 12 英里高度准确导航和操作他们的飞行器长达 190 天。在金星更稠密、更热的大气层中，这种飞行器可能会漂浮得更高，在下方景观上方约 40 英里处徘徊。“我们在 Google Loon 获得的经验是对‘这东西有效’这一说法的极大推动，”卡茨说。“如果我们能在地球上非常相似的环境中做到这一点，我们也能在金星上做到这一点。”
繁荣与衰落
但是为什么要探测金星，又有什么新发现呢？
“在行星际探索的早期，金星的任务源源不断。然而，在过去的 25 年里，只有三个直接飞往该行星的任务，”美国宇航局总部行星科学部代理主任洛里·格莱泽说。
美国宇航局上次金星任务是 1989 年发射的麦哲伦号，它绘制了金星的表面地图。2006 年，欧洲航天局的金星快车任务进入金星轨道，为科学家提供了丰富的 атмосферных 数据，直到 2014 年。目前，金星上唯一的航天器是日本宇宙航空研究开发机构的“晓”号任务，该任务于 2010 年 5 月发射，并于 2015 年 12 月抵达金星轨道，以研究该行星大气层和云层的结构和动力学。“今天，欧洲、俄罗斯和印度对了解金星的国际兴趣日益浓厚。美国科学家也向美国宇航局的竞争性任务机会提出了许多概念，”格莱泽说。
格莱泽说，金星为地球提供了一个近邻实验室，以研究岩石行星即使在最初非常相似的情况下，也可能如何与地球形成和演化不同。“随着我们发现围绕其他恒星运行的新世界，我们充分了解岩石行星可能采取的完整演化路径变得越来越重要，这样我们才能更好地识别出哪些系外行星最适合孕育生命。”行星科学界已经在为下一次行星科学十年调查做准备，进行任务概念研究，“金星是我们关注的主题之一，”她补充道。
“与其他目标相比，以及与该行星的科学重要性相比，金星显然被低估了，”行星科学研究所的高级科学家、天体生物学家大卫·格林斯蓬说。“在某种程度上，这有点令人尴尬，”他说。他指出，在随后的几十年里，所有关于金星的知识都使其成为更引人注目的科学目标。特别是，最近对该行星及其过去气候的建模表明，它可能有一个大型海洋，并且在其生命周期的大部分时间里都适合居住。“金星可能[曾经]拥有宜居的表面海洋，这带来了各种令人着迷的可能性。它可能与地球交换了生命。地球上的生物进化故事可能与金星有关，”他说。“在太阳系历史的大约一半时间里，可能有两个海洋行星——金星和地球——紧挨着彼此。”
类地世界模板
西南研究院的行星科学家罗伯特·格里姆也认同这一观点。他也是美国宇航局金星探索分析小组 (VEXAG) 现任主席，并且是喷气推进实验室关于空中平台研究的杰出贡献者。“金星可能是太阳系中第一个宜居行星，”他说。
根据格里姆的说法，未来金星探索有三个主要主题：了解其大气层，了解为什么其地质与地球如此不同，以及发现曾经充满金星海洋的所有水发生了什么。
金星的大小和质量与地球相近，基本上由相同的岩石和金属构成——因此它通常被称为地球的双胞胎。“但相似之处仅限于此，”格里姆说。金星有一个巨大的二氧化碳大气层，在地表，压力高达 90 个大气压，温度超过 800 华氏度。虽然地表平静，但高空风速超过每小时 200 英里。地球和金星的命运如何在如此程度上发生深刻分歧仍然是一个激烈的争论话题，只有通过更多的数据才能解决。
在更远的系外行星领域，研究人员希望了解如何最好地区分金星般的地狱世界和围绕其他恒星运行的类地球伊甸园。格里姆说，金星是类地行星模板的一部分，“了解类地行星如何演化，包括它们的大气层和表面，让我们知道宇宙中‘地球大小’在何处意味着‘类地球’。”
格里姆实际上已经进行空中飞行，以研究一种新的金星探索技术，进行美国宇航局赞助的气球飞行，以测试能够穿透云层远程探测数英里以下岩石特性的设备。他 9 月下旬的最新飞行将他的实验带到了爱达荷州中部上空——那里的花岗岩山脉引发了与金星富含玄武岩的岩石类似的仪器响应。
重返被遗忘的世界
金星空中探索的下一步是什么？可能的途径之一是美国为美俄联合任务 Venera D 提供空中平台。美国宇航局和俄罗斯科学院空间研究所科学定义团队已经对该任务进行了近四年的审议，一份新报告将于明年初发布。俄罗斯将提供金星着陆器和轨道器，美国可以贡献一个空中平台。自 20 世纪 60 年代以来，苏联多次向金星发射航天器，包括几艘重型着陆器，它们成功地（尽管时间很短）从地表传回了图像，然后才屈服于该行星的恶劣环境。
美国宇航局也很快将开始研究金星旗舰任务，为即将到来的行星科学十年调查做准备。开始新一轮金星探索的其他途径可能是通过美国宇航局资金更适度的发现计划和新前沿计划，甚至可能是利用 CubeSat 技术的小型任务。美国宇航局的格莱泽说，随着对这种技术的兴趣日益浓厚，该界正在看到更多机会来利用这种能力来了解该行星的过去、现在和未来。
“金星是被遗忘的行星，”喷气推进实验室的卡茨说，他希望 2020 年代将成为行星科学的“金星十年”。“从现在到那时，我们需要做好准备，并为这些技术的成熟做好准备。”