來源：科技日報

下一站！天王星

NASA發佈未來十年重要探測任務

◎本報記者 劉 霞

【今日視點】

據英國《自然》雜誌網站近日報道，美國行星科學家發佈了一份內容翔實的報告，闡述了美國國家航空航天局（NASA）目前對太陽系的瞭解情況以及下一個十年（2022年到2032年）的探索重點。

這一報告是在美國各地行星科學家提交的527份白皮書以及97名專家近兩年討論的基礎上生成的，其中最引人注目的任務是：在本世紀30年代初發射天王星探測器；在30年代末或40年代初向土衛二（土星的衛星之一）派遣探測器。

天王星變“天王”

報告將天王星稱爲“太陽系最迷人的天體之一”，建議把“天王星軌道器與探測器”作爲頭號旗艦任務方案。

天文學家們建議向天王星發射軌道飛行器和探測器，投資約爲42億美元，理想的發射時間是2031年或2032年，它們將歷時13年到達天王星，然後圍繞天王星運行數年，以獲得有關其大氣層、內部及衛星等方面的信息。人類上一次、也是唯一一次造訪天王星，是“旅行者二號”探測器於1986年飛越天王星。最新的這次考察有望揭示這顆行星及其衛星的形成和演化歷程。

據悉，軌道飛行器將圍繞天王星飛行數年時間，收集有關其磁場的信息，這些磁場可能爲天王星上發光的極光提供能量。探測器則將進入天王星大氣層，測量其大氣成分、溫度及循環情況。報告主要編撰者之一、美國西南研究院的羅賓·卡納普說：“這將是科學家們首次對冰巨星開展的太空飛行任務，鑑於我們認爲冰巨星可能是宇宙中最常見的行星類型，這次任務尤爲重要。”

此次任務將探索天王星27顆已知衛星中的一部分，可能是天衛三和天衛四，這兩顆衛星冰面下有足夠多的水。

報告參與者、NASA戈達德太空飛行中心的行星科學家艾米·西蒙說：“這項任務將具有絕對的變革性。天王星身上充滿了謎團，比如爲什麼它幾乎是側向旋轉，以及它如何形成一個複雜的磁場。研究天王星可以爲科學家們提供有關圍繞其他恆星運行行星的信息，因爲在已知的5000多顆系外行星中，最常見的是天王星大小的。”

天文學家們指出，天王星任務可以搭載商用獵鷹重型火箭發射，前往距離更遠的海王星的任務可能需要更大的火箭，比如NASA的太空發射系統（SLS）。

“土衛二”上找生命

報告排在第二位的旗艦任務是“土衛二繞落器”，這是一個集軌道飛行器與着陸器於一身的探測器，身價可能高達50億美元，將對土星的冰衛星土衛二進行探測。土衛二表面下有一座海洋，並有羽流衝破冰殼噴入太空。報告說，“土衛二上的條件允許科學家們對一個海洋世界的宜居性進行直接調查，並對其是否有生命居住進行評估”。

“土衛二繞落器”將會花一年半時間圍繞土衛二的軌道運行，並採集那些羽流的樣本，隨後將會降落到土衛二上，在那裏開展爲期兩年的探測任務，收集更多樣本，並進行分析，尋找有生命存在的跡象。該任務有望在本世紀30年代末由SLS或“重鷹”火箭發射，並在50年代初實施着陸。

小行星來襲需防禦

此外，該報告首次分析了NASA爲保護地球免受致命小行星襲擊所做的準備。它建議該機構儘快啓動探測近地小行星的任務。NASA最近宣佈，爲節省資金，該項目將推遲兩年，至2028年。

近年來，NASA越來越關注行星防禦領域，涉及到識別、跟蹤和評估附近的小行星對地球構成的風險。該機構已經制定了探測此類小行星的勘探計劃，並正在努力建造一個名爲“近地天體勘測員”的新航天器，以識別此類近地天體，所有這些都得到了新報告的認可。

報告列出的最優先事項是完成NASA的“火星樣本取回”任務。“毅力”號火星探測器在探索火星表面的過程中一直在收集樣本，之後它會將樣本交給計劃2028年抵達火星的航天器，從而讓樣本最終返回地球后由科學家展開分析。

報告還建議開展一些規模相對較小的太空飛行任務，如發射月球車從月球南極採集樣本，並讓宇航員將樣本帶回地球。

此外，報告還考慮了另4項旗艦任務方案：一個木衛二着陸器、一個水星着陸器、一個海王星軌道器與探測器以及包含軌道器、着陸器和將在金星大氣層內運行的金星探測任務，但最終因爲費用和技術成熟度等方面的問題而拒絕了這些方案。

這份十年調查報告囊括了行星科學家在未來十年最迫切需要解決的科學問題：起源（太陽系和地球是如何起源的，它們在宇宙中是否罕見）、天體（行星如何進化）以及生命和宜居性（什麼條件導致了地球上的宜居環境以及生命的出現，其他地方是否也存在生命），新調查任務將幫助科學家們回答這些問題。