科學(xué)家團(tuán)隊(duì)想要做的事情：將地面無人機(jī)技術(shù)和經(jīng)過火星探測任務(wù)磨練的儀器結(jié)合起來

卡西尼號土星任務(wù)的數(shù)據(jù)顯示土衛(wèi)六表面有一個大湖。這個衛(wèi)星表面的液體主要是有機(jī)化合物，如甲烷(這里用黑色表示);固體表面由水冰構(gòu)成(這里用金色表示)

環(huán)繞著土星衛(wèi)星土衛(wèi)六的宇宙飛船透過土星的黃色薄霧發(fā)現(xiàn)了一個奇怪而又熟悉的世界，理論上生命可以在那里生根?，F(xiàn)在，科學(xué)家們想要重新回歸到土衛(wèi)六——這一次是受到地球?qū)?a href="http://srfitnesspt.com/v/tag/12732/" target="_blank">無人機(jī)技術(shù)著迷的鼓舞。

這正是“蜻蜓”(Dragonfly)計劃背后的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)想要做的事情：將地面無人機(jī)技術(shù)和經(jīng)過火星探測任務(wù)磨練的儀器結(jié)合起來，去研究在土星最大的衛(wèi)星(土衛(wèi)六)上發(fā)生的復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)。今年晚些時候，NASA將需要在這個任務(wù)和另一個最終提案之間做出取決，后者計劃將從一顆彗星上收集樣本。

“乍一看，我認(rèn)為很多人認(rèn)為‘蜻蜓’聽起來像是‘難以置信’的字面意思，”該任務(wù)的副首席研究員、美國宇航局科學(xué)家梅麗莎·特雷納(Melissa Trainer)說，“這不僅僅是一個有著先進(jìn)科技、并且令人興奮的概念，而且從工程學(xué)的角度上來說它還是可行的。”

如果蜻蜓計劃被選中，該計劃將會在2025年發(fā)射，2034年到達(dá)泰坦。它將探索的這個遙遠(yuǎn)又奇異的衛(wèi)星讓人奇怪地想起了地球。在地球上，陽光為生長在田野和森林中的有機(jī)生命提供動力;同樣的陽光在土衛(wèi)六的高層大氣中也引發(fā)了化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生了大量的有機(jī)分子，像下雨一樣一樣傾瀉到土衛(wèi)六表面。地球的景觀是由巖石構(gòu)成，有些的地方被水覆蓋，而土衛(wèi)六的景觀則是由水冰構(gòu)成，有些地方被有機(jī)化合物覆蓋。

我們對土衛(wèi)六這些特征的了解主要來自卡西尼號對土星系統(tǒng)和惠更斯號探測器收集的數(shù)據(jù)?？偟膩碚f，這兩個航天器徹底改變了科學(xué)家們對這個衛(wèi)星的看法。

“在卡西尼號到達(dá)之前，我們并不知道土衛(wèi)六是如何作為一個系統(tǒng)運(yùn)作的。我們得到了誘人的線索，但卡西尼和惠更斯才是真的把土衛(wèi)六從一個神秘的衛(wèi)星變成了一個令人難以置信的熟悉的地方，”蜻蜓計劃首席研究員、約翰·霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室的行星科學(xué)家Elizabeth "Zibi" Turtle說，“卡西尼號向我們展示了土衛(wèi)六的世界，它是如何工作的，以及作用在它上面的各種不同過程。”

但是卡西尼號從來沒有通過土衛(wèi)六厚厚的大氣層看到過它的表面，惠更斯號探測器在著陸之后幾個小時內(nèi)就耗盡了能源。如果一切進(jìn)展順利的話，蜻蜓將能夠在兩個地球年的時間里在土衛(wèi)六上探索幾十個地點(diǎn)，而且計劃中的一些任務(wù)并不像你想象的那么困難。

例如，就拿著陸來說。特雷納曾經(jīng)還在好奇號火星探測器任務(wù)中工作過，他清楚地記得在好奇號探測器那令人激動的著陸過程中所謂的“驚魂7分鐘”，當(dāng)時探測器努力讓自己減速，以盡快減緩速度來進(jìn)行緩慢著陸。“與好奇號相比，在土衛(wèi)六上著陸只能算一種悠閑、輕柔的漂浮，”她說，“由于大氣密度大，著陸過程大約需要2個多小時?！?/p>

這種像枕頭一樣的大氣層，加上土衛(wèi)六上的低引力(約為地球引力的七分之一)，使得在遙遠(yuǎn)的土衛(wèi)六上發(fā)射飛機(jī)變得更加可行。通過旋翼直升機(jī)的設(shè)計，蜻蜓可以使用核能從土衛(wèi)六表面起飛(美國宇航局通常都會為這類級別的任務(wù)提供的核能)。

但是，采用外星無人機(jī)技術(shù)只是達(dá)到目的的一種手段，并不是我們的最終目標(biāo)?！案鶕?jù)現(xiàn)在的情況來看，我們非常關(guān)注蜻蜓任務(wù)在地面的飛行，因?yàn)轵唑讶蝿?wù)的這個部分真的很令人興奮，但事實(shí)上蜻蜓的大部分時間都是在地面上度過的。蜻蜓計劃實(shí)際上只是一個著陸的包裹，一個科學(xué)實(shí)驗(yàn)室——我們的大部分科學(xué)工作都是在地面上進(jìn)行，只不過我們會飛到別處，在其他地面上獲取一些數(shù)據(jù)，然后我們會再搬到另一個新的地方，在那些新的地方再做更多的科學(xué)實(shí)驗(yàn)?！?/p>

這些科學(xué)實(shí)驗(yàn)將會解決泰坦上的化學(xué)問題?？茖W(xué)家們知道這顆衛(wèi)星含有大量的有機(jī)化合物，但是卡西尼號和惠更斯號沒有收集到足夠的數(shù)據(jù)來闡明這顆行星的化學(xué)成分。而蜻蜓能夠精確地識別出有機(jī)化合物，因此科學(xué)家們能夠確定泰坦的分子與地球陸地生物所依賴的分子究竟有多接近。

Turtle說：“蜻蜓計劃的首要任務(wù)是了解生命起源之前的化學(xué)。從化學(xué)到生物之間的過程發(fā)生了什么?當(dāng)然，我們不能在地球上研究這個問題，因?yàn)樯飵缀踉谒袞|西上都留下了印記，但泰坦在太陽系中是最像早期地球的地方?！?/p>

科學(xué)家們在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行了一些實(shí)驗(yàn)，試圖模擬泰坦的環(huán)境，以測試他們模擬的模型產(chǎn)生了哪些條件和化合物成分。這些實(shí)驗(yàn)已經(jīng)有了有趣的結(jié)果——例如，模擬中的那些反應(yīng)可以產(chǎn)生氨基酸，即蛋白質(zhì)的構(gòu)建成分——但這個模擬不可能無限期地運(yùn)行。特雷納說：“在實(shí)驗(yàn)室里，你總是會受到時間的限制，但土衛(wèi)六已經(jīng)這樣運(yùn)行了數(shù)百萬年了。土衛(wèi)六基本上一直在為我們做這些實(shí)驗(yàn)，我們所做的就是去土衛(wèi)六上取回這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果?！?/p>

如果這項(xiàng)任務(wù)的動力是來自于卡西尼號和惠更斯號的任務(wù)，那么獲取這些結(jié)果的方法則是受到了一套完全不同的航天器的啟發(fā)：美國宇航局的火星漫游者。畢竟，泰坦并不是NASA研究有機(jī)化合物的第一個地方(那正是好奇號漫游者的設(shè)計初衷)，因此，蜻蜓會攜帶一些適應(yīng)新環(huán)境的相同工具。

蜻蜓計劃是否能發(fā)射升空現(xiàn)在完全取決于美國宇航局。去年12月，蜻蜓計劃團(tuán)隊(duì)提交了一份詳細(xì)的概念報告，并期望NASA在今年夏天做出決定。研究小組成員說，他們認(rèn)為他們已經(jīng)為這項(xiàng)任務(wù)的科學(xué)性和可行性提出了一個相當(dāng)令人信服的理由。

“這很神奇，但并不瘋狂，”特雷納說。