與「蜻蜓」一起探索土衛六:了解SpaceX 和NASA 的大膽天體生物學任務
“蜻蜓”號任務將於2028年由SpaceX公司發射,它將探索土星的衛星土衛六,重點研究其獨特的碳氫化合物液體和前生物化學過程的潛力。 “蜻蜓”號將從塞爾克隕石坑附近的著陸點對月球的化學和地質進行研究,它採用了針對土衛六條件進行優化的八旋翼設計。
土衛六是土星最大的衛星,也是美國國家航空暨太空總署(NASA)評估宜居性和在太陽系各星球上尋找地球以外潛在生命跡象的主要目標。 圖片來源:NASA/Johns Hopkins APL/Steve Gribben
美國國家航空暨太空總署(NASA)已經授予SpaceX公司向土星衛星土衛六發射蜻蜓任務的合約。 任務將於2028 年搭載獵鷹重型火箭發射,目標是在2034 年之前到達土衛六。 “蜻蜓”是一項天體生物學任務,旨在分析寒冷月球表面的化學成分,探索其前生物活動的潛力。
這將是繼2005年歐洲太空總署的惠更斯探測器執行短暫任務之後,對土衛六的第二次訪問。
土衛六是太陽系中除地球外唯一表面有液體的天體。 不過,這些液體是碳氫化合物,而不是水。 土衛六表面可能還有水冰沉積,可能是撞擊或低溫火山活動造成的。 科學家認為土衛六可能存在前生物化學物質,使其成為研究生命起源和前生物化學發展的重要目的地。
這些土衛六眾所周知的碳氫化合物海洋影像來自卡西尼雷達資料。 資料來源:JPL-加州理工學院/美國國家航空暨太空總署、美國太空總署、美國地質調查局
與地球相比,土衛六的大氣稠密,重力較弱,對動力飛行有利。 蜻蜓”是一種八旋翼飛行器,是一種帶有雙旋翼的大型四旋翼飛行器,可利用土衛六的有利飛行條件。它的飛行速度約為36 公里/小時(22 英里/小時),將由放射性同位素熱電發生器(RTG)提供動力,這種發動機已在多次任務中得到驗證。
一張附註釋的VIMS RGB 彩色影像,顯示了土衛六上的沙丘和平原撞擊坑,這是一項關於隕石坑組成和演變的研究。 黃色部分錶示隕石坑底部,紅色部分為噴出物覆蓋層。 Menrva是最大的隕石坑,NASA的蜻蜓任務將於2034年訪問Selk。 資料來源:Solomonidou 等人(2020 年);背景地圖: Le Mouélic et al. (2019)
蜻蜓號將在土衛六上一個名為”香格里拉”的地形附近著陸,它位於惠更斯探測器著陸點的東面。 香格里拉是月球赤道附近三大沙海之一。
蜻蜓號的目標是香格里拉邊緣附近的塞爾克撞擊結構。 塞爾克是一個年輕的撞擊坑,直徑約90公里(56英里),這裡有熔池,液態水和有機物在這裡混合,形成胺基酸或其他生物分子。 蜻蜓將首先降落在該結構附近的一些沙丘上,然後開始探索該區域及其化學成分。
土衛六塞爾克隕石坑地質圖。 VIMS 的塞爾克最高解析度視圖實現了整個撞擊坑每像素約2.5 公里。 圖片來源:NASA / JPL / UA / Jason Perry彩色合成
由於卡西尼和惠更斯探測器的探索成果,研究人員在了解土衛六方面取得了進展。 在2020年的一篇論文中,研究人員研究了月球上的兩種環形山:沙丘環形山和平原環形山。 塞爾克是一個沙丘環形山,研究人員在論文中說,沙丘環形山比平原環形山富含有機物,實際上幾乎完全由有機物組成。 然而,土衛六厚厚的大氣層使其難以觀測,這些發現源自於對反照率和發射率的解釋。
根據研究,塞爾克和其他沙丘隕石坑最初可能有更多的水冰,但大部分已經被侵蝕掉了。 不過,水冰存在的時間很長,”蜻蜓”號將前往塞爾克,檢查隕石坑中的化學成分,並嘗試確定水和有機物是否發生了相互作用,以及前生物化學是否取得了進展。
將”蜻蜓”送上土衛六的道路,要靠SpaceX 的”獵鷹重型”(Falcon Heavy)。 獵鷹重型已經進行了11次發射,包括10月發射的歐羅巴快船木衛二探測器。 獵鷹重型”發射”蜻蜓”號後,太空船將飛越地球一次,以獲得額外的速度。
蜻蜓號需要六年時間才能抵達土衛六,到達後,著陸艙將與巡航艙分離。借助減速罩和兩個降落傘,著陸器將下降約105 分鐘。在距離地表約1.2 公里處,著陸器將展開滑軌,並根據雷射雷達和雷達資料進行自主著陸。
蜻蜓號將從著陸點展開,進行一系列飛行,最長可達8 公里(5 英里)。 該地區地質多樣,旋翼機將在土衛六的夜晚採集樣本,然後進行分析。 之後,它將前往塞爾克隕石坑。
SpaceX 公司的獵鷹重型火箭從佛羅裡達州的發射台將美國太空總署的歐羅巴號快船送入太空。 如果一切順利,獵鷹重型火箭將於2028 年7 月發射蜻蜓號飛往土衛六。 來源:SpaceX
土衛六是太陽系中重要的天體生物學目標,與木衛二和土衛二的冰凍海洋衛星不同,土衛六不需要在研究其潛在的生物環境之前以某種方式穿過厚厚的冰層。
不過,要取得成功,首先需要成功發射。 美國國家航空暨太空總署(NASA)將向SpaceX 公司支付約2.56 億美元來發射蜻蜓號,如果發射能夠順利進行,這筆錢就花得值得了。
改編自最初發表在今日宇宙的一篇文章。