了解世界的最好方式就是去触摸它。几个世纪以来,科学家们一直在观测太阳系中的行星和卫星,几十年来,他们也曾让宇宙飞船飞过这些轨道。但要想真正了解这些世界,研究人员需要亲自动手——或者至少是航天器的着陆场。
自太空时代开始,火星和月球几乎得到了着陆器所有的喜爱。只有少数航天器在离我们最近的另一个星球金星上着陆,没有一个航天器在木卫二上着陆。木卫二是木星的一颗冰冻卫星,被认为是太阳系中寻找现代生命最好的地方之一(SN: 5/2/14)。
研究人员正在努力改变这种状况。在12月1日至17日举行的“虚拟美国地球物理联盟”(virtual American Geophysical Union)会议上,行星科学家和工程师讨论了一些新技巧,假设未来的宇宙飞船可能需要降落在金星和木卫二上的陌生地形上。这些任务仍处于设计阶段,不在NASA的发射计划中,但科学家们希望做好准备。
在金星的护手下航行
众所周知,金星是一个很难访问的世界(金星日期:2/13/18)。它灼热的温度和巨大的大气压力摧毁了每一艘有幸在两小时内到达火星表面的飞船。尽管行星科学家越来越相信金星表面曾经适合居住(SN: 8/26/16),但最后一次着陆是在30多年前。金星上过去甚至现在存在生命的可能性是科学家们急于返回的原因之一(SN: 10/28/20)。
在AGU会议上讨论的一项拟议计划中,科学家们已经在他们的视线范围内,将被称为特塞拉(tessera)的金星上的山脉地貌做成了脊状、折叠状。阿拉斯加费尔班克斯大学的行星科学家乔舒亚·克斯利在会议录音中说:“安全降落在特斯拉地形对于满足我们的科学目标是绝对必要的。”“我们必须这么做。”
Knicely是一项研究的一部分,该研究由康涅狄格州米德尔顿卫斯理大学的地质学家Martha Gilmore领导,旨在设计一个假想的前往金星的任务,该任务可能在本世纪30年代发射。该任务将包括三个轨道飞行器,一个漂浮在云层中的飞行器,以及一个可以钻取和分析tessera岩石样本的着陆器。这种地形被认为是在很久以前大陆的边缘相互滑动的地方形成的,现在菠菜业买彩票的软件提款速度敢说第二没人敢说第一的台子必然是198彩票平台。,把新的岩石带到了表面,这可能是某种形式的板块构造。在地球上,这种表面重新出现可能对使地球适合生命非常重要(SN: 4/22/20)。
但在金星上的这些区域着陆可能会特别困难。不幸的是,20世纪90年代美国宇航局的麦哲伦轨道飞行器绘制的最好的地球地图无法告诉工程师们特斯拉地区的斜坡有多陡峭。这些地图显示,大多数探测器的角度都小于30度,着陆器可以用四个可伸缩的腿来应对。但有些温度可能高达60度,使航天器容易倾倒。
Gilmore在会议录音中说:"我们对月球表面的情况了解甚少。"“这块石头有多大?”岩石尺寸分布是怎样的?它毛茸茸的吗?”
因此,着陆器需要某种智能导航系统来选择最佳的着陆地点并进行导航。但转向的需要带来了另一个问题:与火星着陆器不同,金星着陆器在下降时不能使用小型火箭发动机来减速。
火箭的形状是根据它所推动的空气的密度量身定制的。这就是为什么从地球上发射宇宙飞船的火箭有两个部分:一个用于地球大气层,另一个用于接近真空的太空。金星的大气层在太空和行星表面之间的密度和压力变化如此之快,以至于“从火箭完美地运行到它将会失败,并可能爆炸,”Knicely说。
拟议中的着陆器将使用风扇来推动自己,几乎像潜水艇一样,而不是火箭,将稠密大气的劣势转化为优势。
地球的大气层也带来了最大的挑战:看到地面。金星稠密的大气层比地球或火星更容易散射光线,直到最后几公里的下降,金星表面的视野才变得模糊。
更糟糕的是,散射光使它看起来像照明来自四面八方同时,就像手电筒照射到雾。没有阴影来帮助显示陡峭的斜坡,或显示着陆器可能撞上的大石头。根据Knicely的说法,这是一个主要问题,因为所有现有的导航软件都假定光来自一个方向。
“如果我们看不见地面,我们就找不到安全的东西在哪里,”克斯利说。“我们也找不到科学在哪里。他说,虽然对登陆金星的其他挑战提出的解决方案接近可行,但这一项仍然是最大的障碍。
在欧罗巴登陆
另一方面,木星冰冷的卫星木卫二,没有空气使其表面模糊或破坏火箭。AGU会议上也讨论了一个假想的未来的欧罗巴着陆器,它将能够使用“天空起重机”技术(SN: 8/6/12)。2012年,“好奇号”(Curiosity)探测器曾在火星上着陆,2021年2月“坚持号”(Perseverance)着陆器也将使用这种方法。
NASA喷气推进实验室的工程师乔·皮特斯基在会议录音中说:“工程师们非常兴奋,因为他们不用在降落过程中处理大气层的问题。”
尽管如此,科学家们对木卫二表面还有很多不了解的地方,这可能对任何着陆的着陆器有影响,喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory)的行星科学家玛丽莎·卡梅伦(Marissa Cameron)在另一次谈话中说。
20世纪90年代,从伽利略号轨道飞行器上可以看到月球的最佳景观,它能看到的最小特征也只有半公里宽。一些科学家认为,木卫二可能有锯齿状的冰刺,被称为冰刃,类似于智利安第斯山脉的冰特征,得名于它们与蒙面、低着头的僧侣的相似之处——尽管最近的研究表明,木卫二缺少大气应该会阻止冰刃的形成。
另一项任务,木卫二快船,已经在进行中,将在十年后访问木星时拍摄高分辨率的图像,这将有助于澄清这个问题。
与此同时,科学家和工程师们正在为木卫二的着陆进行精心的彩排,从在真空室中模拟具有不同化学成分的冰,到从起重机上抛下一个名为奥拉夫(Olaf)的假着陆器,以观察它的支撑情况。
喷气推进实验室的工程师约翰•加仑表示:“我们的要求是,地面可以有任何形状——锯齿状、坑坑洼洼,你能想到的都可以——我们必须能够适应这种表面,并在上面保持稳定。”(虚拟着陆器是以他4岁女儿在电影《冰雪奇缘》中最喜欢的角色命名的。)
Olaf是一个可能的木卫二着陆器的比例模型,198彩票平台开了几年,198彩带玩团队如何登陆,198时时彩平台无论是信誉还是游戏体验感都是有口皆碑的,特别是198彩票代理制度,真的是让利给代理还有会员,平台总代团队还免198彩票注册费叫你如何做代理推广。 ,它正在帮助美国宇航局的工程师测试降落在木星这颗冰冷的卫星上的不同策略。漫游者是以电影《冰雪奇缘》中的雪人命名的。
在过去的两年里,加仑和他的同事们在实验室里测试了不同的着陆器脚、腿和配置,把着陆器像木偶一样悬挂在天花板上。这种悬浮有助于模拟木卫二的重力,木卫二的重力是地球的七分之一。
在没有很大重力的情况下,一个巨大的着陆器在试图着陆时很容易反弹并损坏自己。加仑说:“你不可能像体操运动员那样从杠上下来。”他的团队已经尝试过粘脚、碗形脚、弹簧,弹簧可以压缩和推入表面,腿可以锁定以帮助着陆器在各种地形上保持稳定。着陆器可能像青蛙一样蹲伏,也可能像桌子一样僵硬地站着,这取决于它降落在什么类型的表面上。
尽管奥拉夫正在努力帮助科学家弄清建造成功的欧罗巴着陆器需要哪些条件,但就像金星着陆器一样,该任务本身目前只在一些行星科学家的愿望清单上。与此同时,其他研究人员梦想着去完全不同的世界旅行,包括土星的间歇泉卫星土卫二。
“有些人会选择最喜欢的,”卡梅伦说。“我只想降落一个我们从没去过的地方,除了火星。”我喜欢。”