NASA的蜻蜓旋翼飞机探索土星的巨型月亮泰坦

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艺术家的插图插图NASA的Dragonfly Rotorcraft-Lander,它将利用茂密的气氛和低重力来探索土星的月球Titan。NASA/JHU-APL

NASA有宣布它将启动一个名为的太空探测器蜻蜓雄心勃勃的使命土星的月亮泰坦,其中一个机器人的旋翼飞机将在泰坦的表面上飞行并在各个地方降落。作为探索性任务的一部分,蜻蜓空间探针还将寻找类似于导致地球生命的化学过程的痕迹,除了收集有关月球表面和大气的其他信息。

蜻蜓将于2026年发射,到达泰坦,泰坦(Titan精神和机会火星漫游者- 将打开其八个转子,并飞过泰坦的密集,朦胧的气氛,大约是地球密度的四倍,并探索其仍然存在的表面。

泰坦,土星62中最大的卫星在我们的大小上紧随其后太阳系木星的月亮旁边Ganymede,半径约为1,600英里(2,475公里),使其比地球的月亮宽约50%。但是,不仅仅是泰坦的规模使其成为对科学家着迷的长期对象。

泰坦(Titan)也是太阳系中唯一具有大气层的月球,它是太阳系中唯一的插槽,除了地球以外,其表面上有液态河流,湖泊和海洋。尽管后者是由甲烷和乙烷等液体碳氢化合物组成的,但泰坦也被认为在其冰冷的表面下有35至50英里(55至80公里)的地下水海洋,可能已经有某种形式的生命或生命形式可能仍然包含它。如果存在生活,那么在泰坦(Titan)残酷的冷表面温度为290华氏度(负179摄氏度)中,将会非常耐寒。

泰坦的厚气大约为95%的氮,其余的主要由甲烷组成。这会产生一种厚实的橙色阴霾,悬挂在月球表面上,使得很难从地球上观察。我们所知道的大部分来自欧洲航天局的Huygens航天器,在2005年登陆泰坦和传输数据72分钟,从NASA的卡西尼探针,做到了泰坦的多个飞鸟在2005年至2017年之间。(Huygens实际上是在卡西尼(Cassini)的七年旅行,前往泰坦(Titan)附近。)

“很难想象一个比核动力直升机更令人兴奋的科学任务,该直升机在多达八年的新世界探索中,”戴尔·斯克兰(Dale Skran),执行委员会主席国家太空学会,一个非营利组织,倡导空间的探索和殖民化。

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蜻蜓的飞行优势

科学家对蜻蜓的飞行能力而不是在地面上爬行感到特别兴奋。与火星不同,NASA还计划测试小型机器人直升机,高速叶片在2020年,泰坦的气氛足够厚,可以使蜻蜓相对较小,并且能够在更长的距离内携带更大的有效载荷,而不是发送到火星的实验直接船。预计在泰坦近三年的任务中,它将覆盖108英里以上(175公里)。它将每次最多五分钟的短啤酒花飞行。

“飞行使我们能够在短时间内移动降落器要比传统的漫游者更大的距离,从而使我们能够更有效地探索泰坦,”Jason Soderblom这是马萨诸塞州理工学院地球,大气和行星科学系的研究科学家,也是蜻蜓的共同研究者之一。

NASA的新边境计划科学家Curt Niebur通过电子邮件解释说,蜻蜓的设计与火星直升机根本不同。他说:“不仅是因为泰坦和火星的气氛是如此不同,而且因为它们是不同的车辆。”“火星直升机是一项短暂的技术演示,没有科学有效载荷。Dragonfly是一个独立的航天器,旨在追求具有高度自治的科学任务。这就像比较自动驾驶汽车和电动踏板车一样:两者都有车轮,车轮,车轮,车轮,但是它们具有非常不同的目的,因此设计非常不同。”

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泰坦的地质

从事蜻蜓的研究人员对调查巨人月亮的许多奥秘的机会感到兴奋。Neibur解释说:“我期待着蜻蜓在小规模上为我们提供了有关泰坦表面的详细答案。不仅是其构图,而且是其地质。”“告诉我们那里存在的复杂有机材料以及它们如何相互作用,还可以很好地了解沙丘和诸如沙丘和塞克火山口。卡西尼(Cassini)在大规模(例如,数十英里)为这个问题提供广泛的答案方面做得很好,但是可以这么说,没有什么比没有任何胜过了,实际上没有脱颖而出。

Soderblom说:“关于泰坦的表面有很多未解决的问题。”“我们尚未回答的一个基本问题是,泰坦主要地质单元的组成是什么,或者是否在泰坦(Titan)的任何地方暴露了水冰基岩,或者是否被埋在有机gunk之下。这是因为泰坦的大气层掩盖了表面在大多数波长中,限制了我们使用传统的遥感技术研究表面组成的能力。”

蜻蜓对泰坦表面的审查也可能会产生有关月球大气层的见解。“泰坦表面上的有机物都是在大气中制成的,”莎拉·霍斯特,约翰·霍普金斯大学(Johns Hopkins University)的地球与行星科学学院的助理教授,他也是该项目的调查员。她说:“因此,了解我们在表面上发现的复杂有机物的组成将使我们能够显着提高我们对表面上发生的过程的理解,而且还可以改善大气中发生的化学反应。”

“反过来,这对于理解气氛在生命的起源或演变中的作用很重要,还可以帮助我们找出当我们研究遥远的氛围时,什么类型的分子可能构成生命的证据系外行星,”霍斯特说。

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