太空探索:研究人員著眼於土星最大的月亮!

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由一位西方太空科學家共同領導,美國宇航局正在探索一項革命性的計劃,該計劃可以在土星最大的月球表面上方看到類似無人機的四軸飛行器嗡嗡聲。

蜻蜓項目將充分利用泰坦的密集,平靜的氣氛,從一個地點飛到另一個地方,因為它測量和分析了巨大的月球的化學,地質和生命潛力。這種飛行器仿照地球上的無人機模型,並且將有四對堆疊的轉子,使其能夠拉鍊 - 就像一個質量為幾百公斤的物體可以說是“拉鍊” - 穿越泰坦地理幾十年來,科學家們對這些感到好奇和神秘與傳統的,緩慢移動的火星車不同,它們可以探測到火星表面,Dragonfly可以探測數百公里,一直在尋找感興趣的地質點,並對地表,地下和大氣條件進行有價值的測量。

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作為共同研究者,地球科學教授和行星地質學家Catherine Neish正在幫助確定和實現任務的科學目標。她是約翰霍普金斯應用物理實驗室(APL)伊麗莎白海龜領導的團隊成員之一,他最近選擇了革命旋翼飛機調查泰坦,最近被美國宇航局選為該機構下一個新邊疆任務的兩個入圍者之一。

這款蜻蜓的長度約為2米,具有多個轉子,可以很好地控制車輛和內置機械冗餘,但並不像它在低重力環境中的同名那樣微小,但至少同樣靈活。多年來,人們一直想通過氣球,火星車或小型飛機探索泰坦,但每個都有限制,包括機動性,耐用性,射程和有效控制。

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“有一些非常'簡單'的東西讓一架小無人機在泰坦周圍飛行,”內什說。“這種方式很聰明,人們沒有期待,而且我認為,這是大膽而令人興奮的 - 而且是現實的。”

泰坦的大氣條件 - 其甲烷和氮的橙褐色混濁 - 掩蓋了高分辨率的視野,並使月亮在很大程度上難以理解。只有在2005年惠更斯探測器(卡西尼號任務的一部分)產生了一些表面圖像時,部分面紗才得以抬高。這些足以引起研究人員的興趣,但還不足以顯示出對整體的瞥見。“這就像登陸倫敦街頭,說你看過整個地球,”尼什說。

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球科學教授Catherine Neish,在這裡展示了Mt.惠特尼在加利福尼亞州的內華達山脈,共同領導了一個項目,可以看到四軸飛行器探索土星最大的衛星土衛六。

由於泰坦與太陽的距離和密集的大氣層,太陽能無法使用太陽能,因此Dragonfly將使用多任務放射性同位素熱電發電機進行鈈供電。這與火星好奇號火星車和卡西尼太空探測器的動力源相同。它可以在一次“泰坦過夜”飛行中飛行幾公里,並可能在泰坦日(相當於16個地球日)內覆蓋數百公里。

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在為期兩年的任務中,蜻蜓花費的時間要少於進行科學測量。其主要任務是對有機化學和可居住性進行抽樣;監測大氣和地表條件;拍攝和傳輸地貌圖像;並對月球地震學進行研究。

Neish說,重大發現的潛力令人興奮。

“化學將是驚人的,但我真的對Titan看起來很感興趣。我猜這就像這個看起來像地球的奇妙世界 - 一個奇怪的,冰凍的沉積地 - 但是有著所有錯誤的成分。”

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有令人著迷的證據表明,有甲烷和乙烷的河流,以95開爾文(或零下200攝氏度)流動,並且當它們淹沒低窪地形時,將冰塊拋光成大理石大小的鵝卵石。在冰凍的碳氫化合物湖泊上空漂浮的煙霧瀰漫的無風氣氛。一種奇特的冰水化學湯位於表面附近或下方,也許,也許,可能是某種生活形式的託兒所。

Neish說,我們對Titan知之甚少,而我們所知道的最近才被發現。“在惠更斯2005年之前,我們不知道土衛六的表面是什麼樣的。”

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Neish的專長是行星表面的地質學,特別是通過雷達成像瞭解撞擊過程的過程。她參與了多個具有國際多學科團隊的航天器任務。她被認為是Dragonfly項目中唯一的加拿大研究員。

“行星科學是一種協作努力。這是團隊的努力,”她說。

作為該機構New Frontiers行星科學計劃的一部分,Dragonfly是最近入選的兩個美國宇航局之一 - 來自最初的十幾個提案組。

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這張合成圖像顯示了2015年11月13日在執行任務的T-114飛越期間獲得的美國宇航局卡西尼號太空船的土星衛星土星的紅外視圖。

另一個項目名為CAESAR(Comet Astrobiology Exploration Sample Return),它將尋求從67P / Churyumov-Gerasimenko彗星返回地球並確定其起源和歷史。由紐約康奈爾大學的Steven Squyres領導,CAESAR將由美國宇航局戈達德太空飛行中心管理。

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兩個團隊今年將獲得美國宇航局400萬美元的資金,以進一步發展他們的想法並重新提交提案。美國宇航局預計將在2019年中期決定支持多達近10億美元的開發成本。

Neish說,如果選擇Dragonfly,它最早可能在2025年推出,然後可能需要五年或更長時間才能到達Titan。她說,在太空時間不長的時間裡,蜻蜓在短短兩年內就從假設到概念再到規模建模。

Titan這個名字來源於古希臘神話中的Ouranos(天王星)和蓋亞的孩子們的通稱。在故事中,泰坦是人類的祖先。眾所周知,泰坦吞噬了宙斯之子狄俄尼索斯的四肢。被激怒了,宙斯用閃電襲擊了泰坦隊。(宙斯曾打算讓這個孩子統治世界。)閃電把泰坦焚燒成灰燼,從灰燼中,人類就形成了。

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土星最大的衛星泰坦是我們太陽系中的第二大衛星,僅次於木星的木衛三,僅略高2%。平均半徑為2,575公里(1,600英里),土衛六比地球的月亮大,甚至比水星還要大。

泰坦是我們太陽系中唯一擁有云層和密集大氣層的月球,主要是氮和甲烷。它也是太陽系中唯一一個已經有一個類似地球的液體循環流過其表面的地方。

土衛六在大約120萬公里(759,000英里)的軌道上運行土星,需要15天22小時才能完成完整的軌道運行。泰坦在與土星的同步旋轉中被完全鎖定,並在它完成軌道時永久地向地球呈現一個面。

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1994年,美國國家航空航天局的哈勃太空望遠鏡記錄了泰坦的照片,這表明在半球上有一個面向前方的巨大明亮大陸。然而,這些哈勃望遠鏡的結果並未證明存在液態海洋;只有泰坦表面上有明亮的黑暗區域。

直到2004年7月,土衛六的表面一直保密地籠罩在雲層之下。就在那時美國宇航局的卡西尼號太空船抵達。卡西尼號專門設計用於通過雷達和某些顏色的光線來識別泰坦的陰霾,稱為光譜窗口,可以瞥見下面的東西。在數十次飛行中,卡西尼號軌道飛行器繪製了泰坦表面的大部分地圖並對其大氣進行了詳細研究。卡西尼號還攜帶了歐洲製造的惠更斯探測器,該探測器於2005年通過泰坦的大氣層降落,首次降落在太陽系外部的一個物體上。

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