我真的不想透露这样的坏消息,但亲爱的读者,你和我不会永远活着。也许我们可以希望能够再呼吸几十年。但这一次还不足以有意义地描述任何绕其他恒星运行的世界。
这些神秘的球体在空间和时间上都太遥远了。我们的银河系太大了,与宇宙时间的缓慢节奏相比,人类生命的节奏太短了。因此,我们,太空爱好者,必须满足于我们后院的一切。
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如果你到了一定的年龄,比如说半个世纪或更小,你可能会觉得自己错过了人类第一次踏上这个院子时太空探索的黄金时代。今天出生的年轻人不仅能及时看到月球表面的样子,还能实时看到人们在月球上行走,真是幸运。
时代已经过去了
那是一个怎样的时代啊!在此之前,除了太阳和月亮之外,一切都只是夜空中的点。 1962年 水手2的 最先发现金星。 水手4的 几年后飞越火星。然后还有 航行者号,它于1979年飞越木星,于1980年和1981年飞越土星,于1986年飞越天王星,于1989年飞越海王星。别忘了着陆器 海盗 1970世纪年代中期,证明火星上不存在绿人。
在过去的十年里,我们不断地发现一些东西。十年前,欧洲航天器 罗塞塔 提供了无与伦比的彗星图像,随后是微型着陆器 菲莱 下降到地表,发现了一个冬季仙境。明年宇宙飞船 美国宇航局新视野号 飞越冥王星及其卫星卡戎,发现了许多新奇事物,包括真正的冰火山。
这些最近的发现只是我们太阳系中尚未探索的最大的未探索世界的一个缩影,这个地方蕴藏着黑暗的秘密。当然,我说的是木星的冰卫星木卫二。巨大的温暖海洋隐藏在厚厚的冰层下。科学家认为,这片巨大的全球海洋底部的条件与地球海洋底部热液喷口附近的条件没有什么不同,地球上的生命可能起源于那里。我们只能猜测一些基本问题,比如冰有多厚?海洋有多深?其黑暗深处到底隐藏着什么秘密?那里真的存在海洋生物吗?
这一刻的神奇之处在于我们终于要离开了。如果您想以发现一个未知但令人兴奋的世界的真正使命为生,那么现在就是时候了。
最快本周末,猎鹰重型火箭将搭载价值 4,25 亿美元的欧罗巴快船飞船升空。这项任务不太可能为下面的海洋中是否存在生命的问题提供明确的答案,但它会告诉我们是否可能存在生命。存在并回答有关这颗冰卫星的许多其他问题。最棒的是他会发现未知的奇迹。我们甚至无法猜测它们,但我们可以确定,如果一切顺利,快船将是一项令人兴奋和激动人心的任务。
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一切从哪里开始?
1979 年航行者号两次飞越木星后,美国宇航局向木星发射了一个特殊探测器 伽利略 1990世纪年代。在木星轨道运行的近八年中,该航天器多次飞越木卫二,在该任务期间获得的数据表明,月球冰冷的表面下可能存在水海洋。从那时起的近三十年里,行星科学家除了这些诱人的线索外几乎没有什么其他的东西。他们迫切想知道更多。
1996 年,伽利略将有关木卫二的第一批数据传回地球后不久,时任美国宇航局局长丹·戈尔丁 (Dan Goldin) 就向加利福尼亚州喷气推进实验室的科学家询问是否有可能执行一项小型任务来研究木卫二。秉承戈尔丁“更快、更好、更便宜”的原则,他想开发一个航天器项目,向欧洲运送仅重27公斤的科学仪器。
“这是欧罗巴轨道卫星概念的开始,”该书的作者科普作家大卫·布朗说 使命,讲述了欧罗巴快船任务的最终故事。
在这个轨道飞行器的开发过程中概述的最初科学目标——调查欧罗巴冰盖和海洋的组成、行星的地质情况,以及寻找和描述从下面海洋发出的羽流的特征——对快船来说或多或少保持不变。然而,正如太空任务经常发生的那样,预算增加了一倍。世纪之交的美国宇航局科学主任、天体物理学家埃德·韦勒终止了新生的欧罗巴计划。
但科学家们仍然感兴趣。 2003年,国家研究委员会发布了第一份 《十年回顾》 是科学界概述 NASA 研究重点的过程。多年来,这些十年一次的调查已成为美国宇航局有影响力的决策工具。在第一次调查中,科学家建议美国宇航局创建一个“高级”任务来研究木卫二。
作为该项目的一部分,时任美国宇航局局长肖恩·奥基夫寻求开发新一代核动力航天器 普罗米修斯。他认为以木卫二为主要目标的任务是这项技术的理想测试案例,因此研究木星冰卫星的轨道飞行器诞生了。这是一个非常雄心勃勃的使命。典型的航天器仅消耗几百瓦的功率。该探测器由核反应堆提供动力,功率约为 100 瓦。
木星冰冷卫星轨道飞行器 在其他方面也很大胆,例如使用着陆器直接对木卫二的冰进行采样。不幸的是,这项任务也变得极其昂贵,预算超过 20 亿美元。2005 年,当奥基夫被新任管理员迈克·格里芬 (Mike Griffin) 取代时,木星冰卫星轨道飞行器被搁置。
伽利略在欧洲引起了极大的兴趣。起初,美国宇航局试图执行一项快速且廉价的任务。该机构随后致力于研究有史以来提出的最雄心勃勃的航天器概念。两次尝试都失败了。十年就这样消失了。
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新冠军
2000年,保守派得克萨斯州律师约翰·卡尔伯森首次赢得美国众议院选举。有一段时间,他专注于当地问题,例如休斯顿地区的高速公路建设。然而,木星冰月轨道飞行器取消后,他勃然大怒。
国会中的大多数人,如果他们真的关心美国宇航局,那只是为了自身利益和当地工作。对于卡尔伯森来说,这意味着位于他邻近县的约翰逊航天中心。但卡尔伯森也对行星探索有着浓厚的兴趣,他希望参与美国宇航局的第一个在另一个世界寻找生命的任务。因此,他成为资助美国宇航局位于美国另一边的喷气推进实验室的支持者,该实验室领导了该机构的机器人研究。作为众议院拨款委员会的成员,卡尔伯森开始向美国宇航局预算投入资金,用于研究轨道卫星欧罗巴。
2007年,美国宇航局开始探索木星系统中的欧罗巴和木卫三以及土星周围的泰坦和土卫二卫星的任务概念。两年后,美国宇航局与国际合作伙伴合作,最终确定了一项联合任务,其中美国航天局为欧罗巴创建了一个轨道飞行器,欧洲航天局为木卫三创建了一个轨道飞行器(这项欧洲任务最终以 果汁 2023 年)。美国宇航局的部分被称为木星欧罗巴轨道飞行器。
然而一年后,美国宇航局新任局长查尔斯·博尔登正在寻找削减该机构预算的方法。现在你可能知道将要发生什么了。当然,木星欧罗巴轨道飞行器的预算飙升至超过3亿美元,而且还有一个问题——火星成为该机构研究兴趣的上升点。
“20年来,火星第一次与其他行星竞争,”布朗说。 “在预算有限的情况下,最高的支持是从火星返回样本。结果,欧罗巴轨道飞行器丢失了。”卡尔伯森再次感到不高兴。但这一次他很快就能够采取一些行动。
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偷看窗帘后面
2012 年,NASA 启动了一系列新的研究来重新定义木卫二的任务。这一过程中出现的主要竞争者是一艘能够多次飞越木星卫星的航天器,它被称为欧罗巴快船。科学家们意识到建造轨道飞行器是不切实际的,因为由于持续暴露在木星发出的强烈辐射下,它的寿命会很短。经过数十次飞越后,快艇将能够进入木星的内部系统,从木卫二收集数据,然后在航天器远离木星恶劣的辐射环境后将其传输到地球。
从 2013 财年开始,卡尔伯森开始向 NASA 的预算增加资金,专门用于开发快船任务,尽管 NASA 尚未承诺启动该计划。他说:“我们一生中只会有一次机会实现这一目标。”他解释了自己在犹豫了近二十年之后为让美国宇航局为木卫二任务开绿灯所做的努力。 “我们只有一次机会。我想确保你和我将在这里看到欧洲第一批管虫和龙虾。”
美国宇航局不能忽视卡尔伯森,他已经不再是初级国会议员了。 2013 年 2014 月,弗吉尼亚州共和党众议员弗兰克·沃尔夫 (Frank Wolf) 宣布,他不会在 年寻求连任,卡尔伯森成为监督 NASA 拨款小组委员会主席的热门人选。实际上,这让卡尔伯森控制了该机构的资金链。
事情发生在2015年月。作为最重要的预算小组委员会的主席,卡尔伯森开始定期访问加利福尼亚州的喷气推进实验室。在这些会议上,被大家称为“主席先生”的卡尔伯森提出了建议,并敦促科学家们大胆选择设计和工具。他总是会询问他们需要多少资金,然后在下一个预算周期提供。所有这一切的发生,或多或少,都是因为卡尔伯森觉得快船对国家很重要。
最终,美国宇航局管理层接受了不可避免的事实,并对快船任务做出了正式承诺。布朗表示,喷气推进实验室和美国宇航局华盛顿总部的许多人负责创造快船概念并保持这一想法的活力。 “如果没有约翰·卡尔伯森,这一切都不会发生,”布朗说。 “如果你想把它归结为美元和美分,他就是那个为这件东西付钱并让它飞到必须飞的地步的人。”
克利珀会做什么?
不幸的是,用完全一次性的猎鹰重型火箭发射快船只是任务结束的开始。航天器需要5,5年才能到达木星系统。在此期间,航天器将行驶2,9亿公里的令人难以置信的距离。
抵达木星后,飞船将绕木星转80圈,其中包括49次飞越木卫二。在其中一些飞越过程中,航天器将接近月球表面 25 公里,为我们提供令人难以置信的冰和羽流视图。
当然,这些羽流将非常令人兴奋,因为它们将提供地下海洋是什么样子的直接证据。伽利略以及哈勃太空望远镜的观测提供了一些零碎证据,表明这种羽流可以从裂缝中爆裂。但我们只是不确定。
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规格
快船是人类发射到深空的最大的航天器。它从未获得过核能源,因此拥有巨大的太阳能电池板。该航天器携带一系列复杂的仪器,包括强大的透冰雷达,它将研究冰壳和海洋之间的边界,并可能探测那里的水体或湖泊。
欧罗巴快艇是由美国宇航局喷气推进实验室建造的。它的建造成本近 5 亿美元,是该组织历史上最重的自动星际空间站。 Europa Clipper 的重量为 6025 公斤,其中 2750 公斤是燃料。 Europa Clipper 将由两个非常大的太阳能电池阵列提供动力。每块太阳能电池由五部分组成,总长 14,2 m,高 4,1 m,是 NASA 星际飞行器所配备的最大的太阳能电池。开通后,Europa Clipper 的宽度将达到 30,5 m。
木星的轨道距离太阳超过 700 亿公里,这一事实解释了木星尺寸如此之大。这颗气态巨行星的周围仅接收到到达地球的阳光量的 3% - 4%。因此,工程师们别无选择,只能安装如此大尺寸的太阳能电池板。
Europa Clipper 科学套件由九台仪器组成。其中三台(一台质谱仪、一台灰尘分析仪和一台摄谱仪)将研究欧洲非常稀薄的大气。它由微陨石撞击过程中喷射到太空的冰和尘埃颗粒以及水蒸气组成,水蒸气的来源可能是间歇泉。
Europa Clipper 还将使用一套相机详细绘制欧洲地图。具有MISE可视化功能的光谱仪将有助于绘制盐和有机分子在其表面的分布图。探头上还有一个记录热辐射的装置。它将有助于找到有间歇泉的区域。为了观察卫星冰壳下面的情况,欧罗巴快艇将使用雷达和磁力计。他们的数据将有助于确定欧洲海洋的厚度和盐度。
除了科学仪器外,欧罗巴快艇上还安装了一块刻有象征性信息的金属板。其主要部分是诗人艾达·利蒙专门为这次宣教而写的一首诗。 “水”一词在不同语言(包括乌克兰语)中的发音变体、德雷克公式以及被认为是行星科学创始人之一的罗恩·格里利(Ron Greeley,1939-2011)的肖像也被放置在牌匾。
与这首诗一起,参与 NASA 瓶中信倡议的 2,6 万人的名字也将被发送到欧洲。它们被刻在指甲盖大小的硅片上。它被安装在一幅描绘木星四个最大卫星轨道的图画上。其中心是一个象征着 NASA 倡议的瓶子。
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维斯诺夫斯基
尽管这不是探测生命的任务,但科学家可能会非常幸运,在羽流或地表发现生命迹象。然而,最有可能的是,他们只会简单地描述世界及其海洋,目的是在(遥远的)未来带着着陆器返回,进行地面测量并可能探测生命。
然而,最令人兴奋的是,快船真的飞向了未知。这是对地球附近最有趣的世界之一进行彻底发现的任务。每当我们探索太空中的新地方时,大自然总会给我们带来惊喜。 “我们总是发现一些我们无法想象的东西,”快船项目科学副主任邦妮·布拉蒂在最近的一次简报中说。确实如此。
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