想法有歷史 土衛(wèi)六將迎來“蜻蜓”飛行器

美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)日前宣布，第四次“新疆界計(jì)劃”的目標(biāo)將是探測(cè)土衛(wèi)六。但執(zhí)行此次任務(wù)的主角既非環(huán)繞運(yùn)行、抵近觀察的衛(wèi)星，也不是歷險(xiǎn)著陸、漫步其上的探測(cè)車，而是一架代號(hào)“蜻蜓”(Dragonfly)的飛行器。

將要飛上土衛(wèi)六上的“蜻蜓”是否與常見的昆蟲蜻蜓長(zhǎng)相相似?探測(cè)土衛(wèi)六為何非要使用飛行器呢?

“蜻蜓”：靠核電池供電

“蜻蜓”并不像地球上的蜻蜓一樣用撲翼起飛，而是由安裝在兩側(cè)的4對(duì)共軸旋翼提供飛行氣動(dòng)力。它的機(jī)身像是一個(gè)木馬，長(zhǎng)約3米，左右各有一個(gè)支架保證其平穩(wěn)站立。此外，“蜻蜓”采用與“好奇”號(hào)火星探測(cè)器類似的多功能放射性同位素溫差發(fā)電器(MMRTU)技術(shù)，也就是核電池，能夠長(zhǎng)時(shí)間、穩(wěn)定地滿足飛行、溫控等探測(cè)器運(yùn)行的能源需求。

NASA將于2026年發(fā)射“蜻蜓”，在到達(dá)目標(biāo)星球前需經(jīng)歷8年的漫長(zhǎng)旅行。其計(jì)劃在土衛(wèi)六上服役2.5年，期間開展約20次飛行任務(wù)，航程長(zhǎng)達(dá)180公里，遠(yuǎn)超“勇氣”號(hào)、“好奇”號(hào)、“阿波羅”月球車等表面探測(cè)器的行駛距離。根據(jù)公開資料，“蜻蜓”能夠飛到500米的高空，還能與環(huán)繞土衛(wèi)六運(yùn)行的“卡西尼”號(hào)相互配合，并且能與地球直接通信。

“蜻蜓”任務(wù)耗資高達(dá)10億美元，其中研制成本8.5億，其研制工作由約翰霍普金斯大學(xué)負(fù)責(zé)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員包括來自麻省理工學(xué)院、NASA下屬的噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室、法國(guó)拉特莫斯大氣實(shí)驗(yàn)室、英國(guó)牛津大學(xué)等機(jī)構(gòu)的科研人員。

探測(cè)土衛(wèi)六：飛起來有優(yōu)勢(shì)

NASA的科學(xué)家認(rèn)為土衛(wèi)六上存在可能孕育生命的液態(tài)水、有機(jī)物和光照能量，其中火山口附近區(qū)域的宜居條件最好，最可能存在生命。所以“蜻蜓”將在名為“塞爾克”的火山口附近的沙丘上著陸，并最終飛到那里進(jìn)行巡航探測(cè)。

NASA之所以選擇會(huì)飛的“蜻蜓”執(zhí)行土衛(wèi)六探測(cè)任務(wù)，首先是因?yàn)橥列l(wèi)六是一個(gè)“宜飛不宜行”的星球，其表面重力僅為地球的七分之一，與月球類似，而大氣密度卻是地球大氣的4倍，這使得飛行器很容易產(chǎn)生超過重力的升力。同時(shí)，土衛(wèi)六表面遍布起伏的沙丘，探測(cè)器很難克服地形阻礙長(zhǎng)時(shí)間、長(zhǎng)距離機(jī)動(dòng)，也就無法實(shí)現(xiàn)大范圍取樣研究。

此外，土衛(wèi)六富含有機(jī)分子的大氣會(huì)在光照下可能發(fā)生奇特的化學(xué)反應(yīng)，而可能存在生命也會(huì)在大氣中留下“蛛絲馬跡”，因此，土衛(wèi)六的大氣情況具有很高的科學(xué)價(jià)值。飛起來，無疑能夠研究不同高度的大氣情況。

正如NASA副局長(zhǎng)托馬斯·祖布肯所說，“蜻蜓”將造訪一個(gè)充滿各種有機(jī)化合物的世界，這些有機(jī)化合物是生命的基石，可以告訴我們生命的起源。

飛行探測(cè)器：想法有歷史

事實(shí)上，使用飛行器探測(cè)地外星球并非一個(gè)新的想法。NASA將在2020年發(fā)射的火星車上搭載一個(gè)小型直升機(jī)，并且已經(jīng)完成了研制和地面測(cè)試。早在2000年，亞利桑那大學(xué)月球和行星實(shí)驗(yàn)室的航天專家洛倫茲就提出用直升機(jī)探測(cè)土衛(wèi)六。隨后，又有專家提出了使用飛艇、熱氣球甚至固定翼飛機(jī)的探測(cè)方案。

這一想法早就入了NASA的“法眼”。在2007年NASA的“土衛(wèi)六探測(cè)器旗艦項(xiàng)目”，以及2008年NASA和歐洲航天局(ESA)聯(lián)合進(jìn)行的“土衛(wèi)六和土星系統(tǒng)任務(wù)”中，都對(duì)向土衛(wèi)六派出飛艇探測(cè)器進(jìn)行了研究論證。近幾年，隨著多旋翼飛行器的推廣應(yīng)用，“蜻蜓”應(yīng)運(yùn)而生，NASA終于有了性能更可靠、使用更靈活的技術(shù)方案。

值得注意的是，與火星直升機(jī)只能飛起來拍拍照不同，“蜻蜓”兼具表面探測(cè)器和飛行器的功能。其大部分時(shí)間仍將停留在土衛(wèi)六表面，開展地表成分取樣檢測(cè)、化學(xué)分析、地質(zhì)活動(dòng)監(jiān)測(cè)等工作。短時(shí)間飛行的目的是變化探測(cè)地點(diǎn)，研究不同時(shí)間、不同區(qū)域、不同高度的大氣狀況，同時(shí)拍攝土衛(wèi)六表面地質(zhì)、環(huán)境等航空影像，并為未來探測(cè)器尋找合適的著陸點(diǎn)。(實(shí)習(xí)記者 胡定坤)

關(guān)鍵詞： 土衛(wèi)六 飛行器