下一個10年,帶著四軸旋翼去太空,帶著彗星標本回地球

這一個10年,我們首次拜訪了冥王星,我們送別了「卡西尼」,「機遇」號在火星上行進了45km。

但是我們知道還有更廣闊的太空等待我們去探索。

傳說中哲學有3個經典問題:我是誰?我從哪裡來?我要去哪裡?

對於航天而言,我們只需要一個問題:下一個10年,我要去哪裡?

眾所周知,太陽系已經發現了1顆恆星,8大行星,5顆矮行星,472顆天然衛星,3997顆彗星,746412顆小行星……

而這些只是已發現的數量,普遍預估的矮行星數目在幾百個,後面的就更數不清了,在太陽系的邊緣,廣闊的奧爾特雲里估計有萬億數量直徑超過1km的天體。

(小行星和彗星數據截止2017年12月6日,天然衛星數據截止2016年3月7日)

面對浩瀚的宇宙,即使是太陽系裡都有無數的天體,我要去哪裡呢?

太陽系的逐步展開,左上為內太陽系,邊界為小行星帶;右上為外太陽系,邊界為柯伊伯帶;右下為賽德娜大離心率的軌道,左下為奧爾特雲,太陽系的邊界;

儘管數量龐大,但是排除法仍然有效,人們會細心的保護一些天體,或者……保護自己的「探測器」……

比如,對土衛二的探測就十分謹慎,通常都採用飛掠的探測策略,避免污染其蘊含的液態海洋;

再比如,對金星的探測就十分恐懼,通常都採用不去的探測策略,避免金星高溫高壓、厚重還有硫酸的大氣對「探測器」的極度摧殘;

這張極其珍貴的金星表面照片,出自35年前的金星14號

排除了這極少數的另類之後,探測的目標 ,通常會選另一些的另類,這些另類往往具有別的天體所不具有的特徵。

比如,最明顯的特徵:,八大行星一直是探測器所熱衷的目的地。

而另一大吸引人的特徵則是太陽系的形成和演變,這其中有兩類天體尤其讓大家情有所鍾。

本周,NASA選出了2025年左右 兩個新的A級深空探測計劃 ,分別去往這兩類情有所鐘的天體67P/丘留莫夫-格拉西緬科彗星和土衛六「泰坦」。

(所謂S級、A級和B級是作者按NASA等級便宜區分使用,S級對應Flagship旗艦系列,全是史詩級的「先驅者10/11號」、「旅行者1/2號」、「伽利略」、「卡西尼」;A級對應New Frontier系列,目前僅有「新視野New Horizons」、「朱諾Juno」、「奧西里斯-雷克斯OSIRIS-REx 」三艘,B級Discovery探索系列則是最常見最多的,比較著名的有「深度撞擊Deep Impact」等)

一小戳天體是彗星,彗星大多來自遙遠的太陽系深處,它們會帶來很多冰封的太陽系早期的信息。然而,彗星來的太快也走的太快,根據開普勒第二定律,彗星和太陽的連線在相同的時間經過相同的面積,即角動量相同,於是越接近太陽時彗星飛的越快,稍縱即逝。

於是對彗星的探測通常集中在了短周期彗星上,這些彗星有著固定的回歸周期,可以預測軌道,因此可以從容的準備,並精確計算預計的軌道。

「羅塞塔」號拍攝的67P/丘留莫夫-格拉西緬科彗星,也是本次彗星探測的主角

前往67P/丘留莫夫-格拉西緬科彗星的探測器CAESAR的主要任務是彗星的著陸採樣返回,67P/丘留莫夫-格拉西緬科彗星是一顆周期僅有6.45年的短周期木星系彗星,大小僅有大約4.3*4.1km。

2014年,歐空局的探測器「羅塞塔Rosetta」號成功登陸這顆彗星,成為人類首次彗星登陸的探測器。

NASA曾經進行過彗星的採樣返回,不過那一次是對慧尾的採集,特製的盾牌和精巧的網兜成為「星塵Stardust」號外觀上最大的亮點。

「星塵」號採集慧尾時的想像圖,A為防護盾,B為網兜,C為返回艙

這一次,NASA更進一步,即要登陸彗星,也有採樣返回。

和滿是揮發物質的慧尾不同,彗核的深處很少受到外界的影響,很可能保存了太陽系早期,甚至是星際物質的成分。

同時,採集彗核比慧尾的物質構成更加豐富,不僅僅是彗核包含了難以揮發的物質,慧尾通常有多條,分為塵埃慧尾和離子慧尾 ,不同的慧尾因為成分的不同,軌道不同,難以採集全面。

CAESAR採樣的想像圖

另一小戳天體則是有海洋,或者有過海洋的行星,探索這些行星,可能會發現未知生物,也有助於了解地球海洋的演化,畢竟,地球的生命樹在海洋中發育了很久才進行了登陸的嘗試。

目前已知的有海洋的天體有木衛二、木衛三、土衛一、土衛二、土衛四、土衛六、海衛一、冥王星等等。

這其中,土衛二和土衛六又是最受關注的對象,土衛二冰層下面是很深的海洋,但人們不想去打擾那裡的清靜。土衛六則是最大的土衛,其獨特濃厚的大氣是太陽系衛星中所獨有的,這座星球有風雲雨霧、江河湖海,從某些方面來說,有些類似生命起源前的地球。

「惠更斯」號探測器在著陸期間拍攝的土衛六「泰坦」,「泰坦」有著稠密的大氣,從外側看就像打了馬賽克一樣

本次中標的「蜻蜓」號深空探測器的目標同樣選擇了土衛六「泰坦」。

蜻蜓屬於節肢動物門昆蟲綱古翅下綱,是地球上最早演化出翅膀的一類動物,「蜻蜓」號也成為了探測器中最早攜帶無人飛行器的探測器,寓意深遠。

本次「蜻蜓」號最大的特點就是攜帶一台雙四軸飛行器,雖然四軸飛行器在地球上逐漸推廣開,但把四軸飛行器帶到外星球,也絕不是天方夜譚,土衛六「泰坦」有著稠密的大氣,氣動力學的飛行器也可以在那裡飛行。

飛行器相比太空車最大的優點,就是活動半徑大 ,並且可以更大程度的無視困難地形,根據設計規劃,「蜻蜓」號的四軸飛行器的活動半徑將達到幾百公里。要知道,走的最遠的太空車「機遇」號花了14年,一共行進了45公里,而很多太空車也卡在了困難地形上不得動彈。

「蜻蜓」號將在土衛六「泰坦」上展開地質、大氣等多方面的分析,甚至包括了可居住性。

「蜻蜓」號的想像圖

這是NASA下一個10年的深空探測展望,探索,永不止步。

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以上是正文。

話說NASA又雙叒叕斃掉了金星探測計劃,喜聞樂見。作為離地球最近的行星,奮不顧身的金星探測隨著奮不顧身的蘇聯一起煙消雲散,環境太惡劣,啥都看不清……

話說兩個太陽能帆板加一個磁力計尾巴/機械臂比四軸旋翼更像蜻蜓,CAESAR顯然更形似。

Ref:

1.List of MPs

2.Periodic Comet Numbers

3.IAU Minor Planet Center

4.NASA Invests in Concept Development for Missions to Comet, Saturn Moon

5. wiki 67P/Churyumov-Gerasimenko,Titan

6. esa.int(Rosetta,Huygens)

拓展閱讀:

專欄:知乎航空航天署

1.那些返回地球的深空探測器:漫漫星空,歸去來兮;

2.已確定的新一輪探測任務:賞金$10億, 探索太陽系遠古遺迹的最新勇士揭曉

3.探索土星和土衛六泰坦的「卡西尼」和「惠更斯」:告別之旅,我終將吻向那條地平線

4.更多 了解S級、A級和B級:為什麼美歐的航天計劃重點都在火星、深空這些不著邊際的領域,而不是更務實地推進近地軌道和月球的項目呢?


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