又到了探索天王星和海王星的時候了——下麵是美國宇航局如何做到這一點的
一組來自美國宇航局和美國多所大學的研究人員提出了探索太陽系中兩個最少被訪問的行星的計劃：天王星和海王星。這是因為與我們宇宙附近的其他星球相比，這些冰巨人被嚴重忽視了。
為瞭解決這一問題，研究人員本週釋出了一份報告，詳細說明瞭在未來十年左右的某個時候可能被送往天王星和海王星的四種不同型別的任務。這些概念包括可以環繞行星執行10到15年，甚至攜帶探測器潛入世界大氣層的飛行器。每次任務的重點都是弄清行星是由什麼組成的，以及它們的內部結構是如何構成的。
加州大學聖克魯斯分校教授、報告作者之一喬納森·福特尼告訴《邊緣》雜誌說：“天王星和海王星的奇怪之處在於，儘管它們看起來非常相似，但它們內部的一些東西實際上有很大的不同。”我們真的不知道這是為什麼。”
到目前為止，唯一訪問過天王星和海王星的飛行器是美國宇航局的旅行者2號。1977年發射的宇宙飛船在飛往星際空間之前，飛越了我們太陽系中的四個氣態巨行星——木星、土星、天王星和海王星。我們學到了很多：旅行者2號在天王星發現了新的光環和衛星，一片沸騰的海水可能潛藏在天王星的錶面之下。在海王星也發現了新的光環和衛星，以及一個巨大的旋轉風暴，稱為“大黑點”，後來消失了。
在這些飛行過程中，旅行者2號離天王星只有50000英里，離海王星只有3000英里，但這是我們迄今為止最接近的。探測器對衛星和行星進行了一些測量和拍照。”但就是這樣；我們只有一個***，”福特尼說。
這次飛行提出了一些仍然需要回答的問題：例如，我們並不真正知道行星是由什麼組成的。天王星和海王星被稱為冰巨星，因為它們被認為是由比木星和土星更重的元素組成。但歸根結底，我們還不清楚它們究竟含有哪些元素，因為我們只有來自旅行者2號和地球上的望遠鏡的資料。福特尼說，這兩顆行星看起來也很相似，但海王星——兩顆行星中最遠的一顆——所釋放的能量是天王星的10倍。研究人員很想知道每顆行星的內部是什麼樣的，以便更好地瞭解這種熱量的極端差異。
這就是為什麼近年來有人大力推動向天王星和海王星傳送一個新的任務，最好是比旅行者2號停留的時間長一點。2011年，行星科學界（每10年召開一次會議，提出所需的太空任務）表示，天王星任務是三大優先任務之一。其他的是一個新的火星探測器和木星的衛星木衛二的任務。雖然美國宇航局目前正在研究火星車和木衛二飛船，但目前還沒有前往天王星的任務在進行中。
但是在2015年，NASA要求包括福特尼在內的一組科學家提出可以被送到天王星和海王星的任務的概念。該小組研究了20種不同的任務設計，最終確定了四個不同的概念：三個天王星任務和一個到海王星。福特尼說，關註天王星的主要是距離問題。”海王星離得更遠，到達那裡需要更長的時間，所以去海王星的任務總是會更貴。”。這四項任務計劃的費用將達到20億美元，略高於卡西尼號土星任務的一半。
飛往天王星的三個任務包括兩個軌道器和一個飛越，而飛往海王星的任務也將是一個軌道器。這些飛行器還可以選擇攜帶一個探測器，該探測器可以降落到行星上，測量大氣中氣體的成分。同時，軌道飛行器可以透過測量海王星和天王星的重力場來更好地研究它們的內部結構，這可以告訴我們行星的密度。另一個選擇是觀察天王星或海王星在受到太陽光照射時如何振蕩。這是另一種確定物體內部結構的可靠方法。
雖然提出了四項任務，但實際上只能挑選一項。”福特尼說：“不可能有超過一個人的錢。”。另外，任何這樣的宇宙飛船都需要一段時間才能看到天王星或海王星。報告指出，最佳發射視窗將在2029年至2034年之間。再過10到13年，飛船才真正到達目的地，這意味著我們可能要到20世紀40年代中期才能到達目的地。
希爾福特尼說，現在是時候開始考慮這些任務之一。2029年似乎遙遙無期，但航天器的研製需要數年時間。”“你不能一直等到20世紀20年代中期，”他說但不久行星科學界將再次開會，確定未來幾年的首要任務。這份最新的報告將考慮到這些決定，福特尼認為可能有一個強有力的理由去天王星和海王星。
他說：“我認為這些將成為未來十年的一些主要科學目標。”。
- 發表於 2021-05-11 15:26
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