準備揭開泰坦星真實面貌!NASA 宣布啟動蜻蜓號無人機任務

作者 | 發布日期 2019 年 06 月 28 日 15:28 | 分類 天文 , 尖端科技 , 自然科學 follow us in feedly


NASA 新疆界計畫下一個太陽系探測任務出爐了!無人機蜻蜓號(Dragonfly)果然從各路競爭者中脫穎而出,它將前往太陽系最迷人衛星之一:土衛六泰坦(Titan)進行深度探索。

泰坦雖然是衛星,但卻和太陽系其他衛星不太一樣,相反地,泰坦的構造及大氣成分與早期地球極為相似,不只有濃厚大氣層,也會形成雲以及下雨跟下雪(烴雨、烴雪),科學家高度懷疑泰坦也有生命體,只不過地球的生命以水為基礎,而那裡的生命以液態甲烷為基礎,並且呼吸氫氣、消耗乙炔,這種環境會造出什麼奇特的物種?科學家對答案簡直是心癢難耐。

迄今為止,NASA 新疆界計畫(New Frontiers Program)已執行 3 個科學任務,相信天文愛好者都耳熟能詳,第一個為冥王星探測器新視野號(New Horizons),於 2006 年 1 月 19 日發射、2015 年到達冥王星,2018 年元旦飛越小行星 Ultima Thule,現正往太陽系邊境飛去

第二個為木星探測器朱諾號(Juno),於 2011 年 8 月 5 日發射、2016 年進入木星軌道,是一顆以極軌道環繞木星的探測器,能以前所未有的角度觀察木星極區變化。

第三個為歐西里斯號(OSIRIS-REx),於 2016 年 9 月發射前去研究近地小行星101955,希望藉由小行星化學成分了解太陽系的形成與演化,並將在 2023 年攜帶小行星樣品返回地球。

現在,新疆界計畫的第四個任務,確認由美國約翰‧霍普金斯大學應用物理實驗室(APL)提出的無人太空飛行器蜻蜓號(Dragonfly)拿下,它將登陸土衛六以尋找適合生物生存的環境。如果一切按計畫進行,蜻蜓號預計 2026 年發射升空,漂泊 8 年於 2034 年到達泰坦,降落於赤道附近的香格里拉(Shangri-la)沙丘地區。

在蜻蜓號之前,有卡西尼號長達 13 年的數據先為之鋪路,讓蜻蜓號更有目標要去哪些地方取樣。降落之後,蜻蜓號將從香格里拉地區(10°S;165°W)飛行數公里,預定最終目的地為塞爾克衝擊坑(7.0°N;199.0°W):根據以前資料顯示,那裡可能藏有生命配方,比如液態水和有機物質。

至於蜻蜓號為什麼不像火星車或月球車那樣,直接設計成在地表趴趴走的車輛?這是由於泰坦表面多為液態碳氫化合物構成的湖泊、海洋,以及「有機雪」構成的沙丘,不適合輪式或履帶式車輛行走;幸運的是,泰坦的大氣比地球大氣還要濃密,表面壓力是地球表面大氣壓的 1.45 倍、大氣總重量為地球大氣的 1.19 倍、大氣密度比地球大氣的 4 倍,這代表在泰坦飛行比地球還容易,因此 NASA 決定將蜻蜓號設計成四旋翼飛行器。

預計蜻蜓號的大小和好奇號火星車差不多,有配備 8 個 1 公尺轉子葉片(由電池供電)以及放射性同位素熱電機(RTG),可以在 4,000 公尺高空以每小時 36 公里的速度飛行 8 公里,由於沒有裝配機器人鑽探手臂,蜻蜓號將使用伽馬射線光譜儀、質譜儀等儀器來辨識地表化學成分。

伽馬射線光譜儀是利用中子輻射轟擊地面,藉由過程所釋放的伽馬射線來判別基本地形類型,比如富含氨的冰或富含碳的沙丘。

此外,從地球發向泰坦的訊號會延遲 43 分鐘,加上泰坦表面溫度僅零下 179℃,也因此蜻蜓號的設計比一般無人探測器還要複雜許多,科學家必須開發一種先進導航系統,讓飛行器在飛行和著陸時可以自主辨識危險,而不是傻傻等地球發送指令。

雖然還要等個十年,但我們終於可以揭開泰坦星的真實面貌!終於可以穿透濃厚大氣層一睹地表風采!並更加確定泰坦星是否有外星生命體!在冰凍的地表之下是否有液態海洋存在!

(首圖來源:約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室

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