即将到来的土卫六泰坦的探索计划蜻蜓任务详解

　　这架半吨重的飞行器，将于21世纪30年代中期在这颗神秘的卫星上寻找生命迹象。这绝对是一项激动人心的任务，也许人类将发现一个全新的世界。在此任务开始之前，让我们一起来了解一下蜻蜓号探索土星的卫星土卫六的科学目标，以及实现这些目标所需的仪器。
　　该任务预计在2027年左右发射，蜻蜓（Dragonfly）将在本世纪30年代中期登上土卫六（泰坦）的天空。事实上，土卫六是我在太空中最喜欢的地方（当然是除地球之外的），因为它有许多奇特、神秘、有时甚至是熟悉的特征。此外，作为弗兰克赫伯特的《沙丘》系列的忠实粉丝，我一直想象泰坦（其油性的表面）很像虚构的哈科宁（Harkonnen）星球的吉迪普赖斯（GiediPrime）。
　　上图：艺术家虚构的蜻蜓在泰坦上的场景。
　　泰坦是太阳系中唯一一个拥有稠密大气层和表面大量液体的卫星，即使这些液体是以碳氢化合物海洋和湖泊的形式存在的。巨大的沙丘覆盖着它的热带地区，这是宇宙射线轰击卫星表面冰层的结果。泰坦还拥有广阔的赤道沙漠，称为香格里拉沙海，偶尔会发生沙尘暴。从这个意义上说，泰坦也类似于沙丘中的阿拉基斯（不知道会不会生活着巨大的沙虫）。
　　这是机器人探测器的理想目的地，因为泰坦充满了科学目标。作为一项探索任务，蜻蜓（Dragonfly）任务自2019年以来一直在准备中，但该任务的正式目标直到最近才被披露。
　　上图：图解蜻蜓任务的概念，包括进入、下降、着陆、表面操作以及在土卫六飞行。
　　蜻蜓（Dragonfly）是一种双四旋翼无人机，将有8个旋翼，每个旋翼长度约为3。3英尺（1米）。随着NASA的机智（Ingenuity）直升机成功地在火星上飞翔，蜻蜓将成为第二架在外星世界飞行的飞行器，并且还是第一架在外星的卫星上飞行的飞行器。
　　当然，这并不是人类第一次涉足土卫六。美国宇航局的惠更斯号（Huygens）静止探测器于2005年降落在土卫六上，拍摄了一些我所见过的最诡异的照片。卡西尼号（Cassini）探测器环绕土星13年，利用无线电能力窥探土卫六厚厚的云层。但是，未来的蜻蜓号将把土卫六的科学探索带到一个新的高度。
　　天文学家对此表示：土卫六就好像是探险家的乌托邦。我们对土卫六的科学问题非常广泛，因为我们还不太了解土卫六表面的实际情况。在卡西尼号任务从土星轨道探测土卫六期间，我们每回答了一个问题，就又产生了10个新问题。
　　正如披露出来的任务正式目标，蜻蜓（Dragonfly）将参与一项主要（但不限于）的天体生物学任务。无人机将搜索生物特征（以前或现在的生物过程），并对卫星自身的化学成分（包括生命所需的分子结构）和当前的可居住性进行测量。
　　上图：惠更斯号着陆点的概念图。
　　任务规划人员选择了靠近泰坦赤道的着陆点惠更斯号着陆点以北约435英里（700公里）。蜻蜓将探索香格里拉沙海，甚至可能到访Selk撞击坑那是一个可能的生命摇篮。
　　这项任务将主要在北半球的冬季时期进行。这架半吨重的无人机应该可以毫不费力地实现飞行，因为泰坦的重力是地球的七分之一，风很温和，大气厚到足以产生升力。另外，这项任务的科学家预计，由液态甲烷组成的降雨不会成为问题，但他们也不完全确定。
　　用研究人员的话来说，蜻蜓是一个旋翼式可重新定位着陆器，它将在地面上花费大部分时间进行科学研究，并将数据传回地球。无人机每两个泰坦日飞行一次，单次飞行时间为30分钟至1小时。其中一个泰坦日等于16个地球日。该团队将在飞行中选择新的目的地，可以说，其方式类似于为火星漫游者选择目标目的地。
　　上图：NASA的蜻蜓（Dragonfly）。
　　无人机（蜻蜓）的有效载荷将包括八台科学相机、两台光谱仪和一个用于对复杂有机物进行采样的钻机。蜻蜓还将携带一个地球物理和气象套件，其中包含11种不同的仪器，能够测量气温、气压、风速和风向以及湿度。
　　在卡西尼号能够从太空提供颗粒状无线电图像的地方，蜻蜓号将进行必要的地面实况验证，以确认或反驳有关卫星化学过程和大气表面相互作用的理论。该团队还将研究热带沙漠在泰坦全球甲烷循环中的作用。
　　任务科学家表示：我的主要科学兴趣是将泰坦理解为一个复杂的类似地球的世界，并试图理解推动其进化的过程。这会涉及方方面面，从甲烷循环与地表和大气的相互作用，到物质在整个表面的路径选择，以及与内部的潜在交换。
　　根据披露的信息，寻找潜在生物特征的工作将包括我们知道的生命，即需要液态水才能生存的生命，以及我们不知道的生命，比如能够在土卫六的液态碳氢化合物中找到家的生命。
　　找到土卫六与地球的相似之处，或者年轻的地球与土卫六的相似之处，显然是非常重要的，但科学家们同样感兴趣的是了解泰坦与地球的所有不同之处。到21世纪30年代，我们将开始寻找那些奇异的东西，包括进一步证实泰坦就是太阳系中最陌生的地方。
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