潜水艇可以探索巨大的土星卫星泰坦的海洋

发布时间:2020-09-17 相关聚合阅读:

原标题:潜水艇可以探索巨大的土星卫星泰坦的海洋

研究人员说,潜艇可能准备在2030年发射。

研究人员提议派遣一艘潜艇探索巨大的土星卫星泰坦冰冷的甲烷和乙烷海洋。

几十年后,潜艇可以探索外星海洋。

研究人员一直在构思一个概念任务,将一艘潜艇送到土星的巨大卫星泰坦在寒冷的地表上运动着液态碳氢化合物的湖泊和海洋。

该概念的开发者表示,如果得到美国国家航空航天局的批准和资助,这样一项任务可能会在2030年代启动,这可能为未来更雄心勃勃的潜艇探索铺平道路。

“我们觉得泰坦潜艇是你去做的第一步木卫二或者恩克拉多斯美国国家航空航天局俄亥俄州格伦研究中心的史蒂文奥尔森上个月在该机构未来太空行动工作组的一次演示中说。

欧罗巴和恩克拉多斯木星和土星的卫星都蕴藏着巨大的液态水海洋。但是这两个水体被埋在冰壳下,因此比土卫六的海面更难下潜。

一个怪异且可能适合居住的世界

土卫六宽3200英里(5150公里),是太阳系第二大卫星。唯一更大的是木星的Ganymede,仅比泰坦领先75英里(120公里)。

但是尺寸并不是泰坦的全部特色。例如,巨大的月球是地球之外唯一已知在其表面拥有稳定液体的世界——那些液态甲烷和乙烷的海洋和湖泊,其中一些比北美五大湖还大。

此外,土卫六厚厚的大气层可能是涉及有机分子的复杂化学,我们所知的生命的含碳构件。因此,许多天体生物学家认为土卫六是一个有前途的潜在生命栖息地,这表明本地生物可能在月球的空气中打转或在湖泊和海洋中游泳。

这些游泳者将与地球上存在的任何东西都非常不同,因为他们将在液态甲烷或乙烷而不是水中谋生。土卫六的表面太冷,水无法保持液态,但科学家认为,月球的地下深处蕴藏着大量含盐的物质,如土卫二、欧罗巴和土卫六许多其他太阳系天体。

因此,土卫六有可能拥有两个完全不同且独立的生态系统——一个覆盖在更熟悉(无论如何,对我们来说)依赖水的生物领域之上的“奇怪生命”的表面世界。

探索碳氢化合物海洋?

我们对土卫六的大部分了解是从32亿美元中学到的卡西尼-惠更斯任务,该项目从2004年到2017年近距离研究了土星及其众多卫星。这项工作的大部分是由美国宇航局的卡西尼土星轨道器完成的,但重要的贡献也来自惠更斯着陆器,这是一个欧洲航天局-意大利航天局的探测器,于2005年1月在土卫六上着陆。

美国国家航空航天局正在研制自己的泰坦宇宙飞船——一架名为蜻蜓,计划于2026年推出。如果一切按计划进行,蜻蜓将于2034年登陆土卫六,然后在多个不同的位置研究月球的复杂化学和潜在的可居住性。

潜水艇可能是泰坦探索的下一步。该机构尚未选择泰坦潜艇作为官方任务,但奥尔森和他的团队确实从美国宇航局创新先进概念(NIAC)项目中获得了两轮资金,该项目旨在刺激潜在的改变游戏规则的探索思想和技术的发展。这两项价值10万美元和50万美元的NIAC赠款分别于2014年和2015年发放。

奥尔森说,NIAC工作的主要目标是为潜在的泰坦潜艇绘制一个基本的工程蓝图。

“有可能吗?”他在FISO演讲时说。“需要什么样的技术?那个环境有什么独特之处?”

独特性是多层次的。例如,虽然土卫六对于月球来说很大,但它比地球小得多,只占地球引力的14%。这意味着泰坦潜艇不会像地球上相同深度的潜艇一样承受如此大的船体压力。

泰坦潜艇将在不同于地球上的介质中巡航。但这也不一定是负面的。奥尔森说,潜艇可以很容易地穿过液态碳氢化合物,这种东西对无线电信号是透明的,即使在水下也能与船只通信。

根据任务结构,这些通信可以直接从地球到达潜艇,或者通过泰坦轨道飞行器中继。

一艘独立的泰坦潜艇需要很大——大约20英尺(6米)长,重量(在地球上)为3300磅。(1500公斤)——容纳必要的通讯设备,奥尔森说。相比之下,一艘带有轨道飞行器伴侣的潜艇,可以将同样的科学仪器装入一个只有6.5英尺(2米)长、重量约为1100磅的物体中。(500公斤)。

奥尔森和他的团队确定,科学设备至少应该包括一个分析液体样本的化学包、一个表面成像仪、一个深度探测器、一个气象站和一个测量周围海洋物理特性的仪器。除其他任务外,额外的仪器可以分析海底样本并对海底成像。

研究人员还研究了用船停留在水面上的可能性,船可以用小型的、装有仪器的装置(称为探空仪)间歇地探测泰坦尼克号的深度。奥尔森说,这将是一个风险较小的选择,但回报也会更低。

“我们在科学上失败了,仅仅是因为我们不能潜入水中做很多这样的测试,”他谈到船的想法时说。

奥尔森说,一艘独立的潜艇或一对子轨道飞行器可能是旗舰任务。旗舰是美国宇航局最昂贵和最雄心勃勃的任务,目前的价格通常超过20亿美元。例子包括卡西尼-惠更斯号,火星探测器好奇号和火星2020漫游者毅力它在7月下旬向红色星球发射。

奥尔森说,美国国家航空航天局可无缝钢管能能够通过其新前沿项目完成泰坦飞船任务。新边疆任务,如蜻蜓和新视野冥王星探测器,成本明显低于旗舰。导致蜻蜓在2019年6月入选的最新一轮“新前沿”融资提案,不得不遵守8.5亿美元的成本上限(不包括发射或任务运营成本)。

所有版本的泰坦海洋探险者都是核动力的,就像卡西尼和蜻蜓一样。土星离太阳的距离是地球的10倍,所以阳光在土卫六上传播得相当微弱。(即使在地球上,太阳能潜艇也可能是个坏主意,因为这种交通工具在黑暗的深处生存。

21世纪30年代发射?

土卫六的高北纬地区几乎容纳了月球的所有湖泊和海洋,包括两个最有趣的海底勘探目标,克拉肯母马和利盖娅母马。

这两个身体都是巨大的。Kraken Mare占地约154,000平方英里(400,000平方公里),至少有115英尺(35米)深。利盖亚马雷的面积为50,000平方英里(130,000平方公里),最大深度为560英尺(170米)。

像土星一样,土卫六的每个季节大约持续地球七年。奥尔森说,最好在土卫六的北方夏季探索北海巨妖或利盖亚,那时航天器可以在可见光下成像海岸线,并直接与地球上的任务控制器通信。

他说,因此,2045年抵达土卫六将是一个不错的选择。奥尔森补充说,如果任务包括一个用于通信的轨道飞行器,在2040年左右的北方春天到达也是一个选择。

土星之旅需要大约七年的时间,因此任何类型的土卫六子任务都需要在2030年发射(除非我们想再等三十年,让季节再次转变)。

奥尔森说,这一时间表“对我们来说很好——能够在未来十年内做好准备推进这一进程”。

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