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美国深空探测计划“新疆界”下一步:盯上彗星和土卫六

2017-12-25 12:05:47

你或许没听说过“新疆界”计划,但是“新视野”号冥王星探测器和“朱诺”号木星探测器的新闻你至少听说过。这两个都是“新疆界”计划已经实施的任务,现在,下一个任务要来了。

NASA官网截图

11月20日,美国国家航空航天局(NASA)宣布,“新疆界”计划(New Frontiers Program)的第四个深空探测项目,将从“67P/丘留莫夫-格拉西缅科”彗星或土星的卫星土卫六(又称泰坦)中选择。

为此,NASA将资助简称为“凯撒”(Caesar)和“蜻蜓”(Dragonfly)的两个概念研究,分别探讨在彗星67P/丘留莫夫—格拉西缅科上进行生物学探测并取样返回,以及探索土卫六地下海洋的宜居程度。

“新疆界”计划是NASA 中等规模的深空探测任务,主要致力于对太阳系的一系列天体进行无人探测。

“凯撒”计划全称“返回彗星天体生物学探索样本”(Comet Astrobiology Exploration Sample Return),计划从彗星核取样,然后送回地球进行分析,以确定它的起源和历史。此前,欧洲空间局  (ESA)的“罗塞塔”号彗星探测器曾成功到访,“菲莱”着陆器也成功投放,成绩斐然。

“凯撒”项目想象图。(图片来源:NASA)

“蜻蜓”则是一个无人机旋翼飞行器,拟在土卫六数十处地点探索有机化学成分和宜居程度。土卫六是土星最大的卫星,其表层下被认为有具备生命存活条件的海洋世界。

“蜻蜓”项目想象图(图片来源:NASA)

按计划,NASA将资助这两个方案在未来一年内进行概念研究,每个方案投资400万美元。2019年春,选择其中一个方案进入研制阶段,并最终在2025年左右发射,项目总成本不超过8.5亿美元。如果加上运送航天器离开地面的火箭成本,总成本将会达到 10 亿美元。

根据方案设计,“凯撒”可以从彗星中提取至少 100 克物质,能够将容易蒸发的挥发物从更为坚固的物质中分离出来。航天器随后将会返回地球,并将样本放入囊状容器中。

“凯撒”项目将会在 67P 彗星收集样本,然后带回地球进行科学研究,欧洲航天局的罗塞塔号航天器曾经探测过该彗星。(图片版权来源:ESA)

而“蜻蜓”项目将会跟进9月结束的“卡西尼-惠更斯号”号探测器的观察成果:由欧空局发射的“惠更斯号”探测器于 2005 年在土卫六着陆,而“卡西尼”轨道器在土星周围的轨道上运行的 13 年里,曾多次经过土卫六。“蜻蜓”探测器将依靠的钚元素驱动,将会使用最新的无人飞行器技术。

土星在其最大卫星泰坦面前形成的光环(图片来源:NASA)

NASA下一步探索太阳系的新项目,曾收到12个提案,包括六大任务主题,分别是彗星表面取样返回、月球南极艾特肯盆地取样返回、探索土卫六或土卫二(又称恩克拉多斯)水世界、土星探测、木星特洛伊小行星群探测,以及金星内层探测等。

此次除“凯撒”和“蜻蜓”外,NASA还宣布,“土星生命特征和可居住性”和“金星原位成分调查”两个方案也将获得技术发展资金支持,为将来的任务竞赛做准备。NASA行星科学处处长吉姆·格林说:“之所以选定这两项任务,只因其能带动顶尖的行星科学研究。”

按照任务规模,美国航天局规划三类深空探索任务,分别是小型的“发现”任务、中型的“新疆界”和大型的“旗舰”任务。“洞察”号火星无人着陆探测器等属于“发现”任务,而“卡西尼”探测器和“好奇”号火星车等属于“旗舰”任务。

“新疆界”计划已经实施了三个任务,其一是2006年发射的“新视野”号探测器,它于2015年飞掠过冥王星,目前正飞向太阳系边缘柯伊伯带外层的目标天体;其二是2011年发射的“朱诺”号木星探测器,已在2016年进入木星轨道;其三是去年发射的“奥西里斯-REx”探测器,将飞到贝努小行星采样并返回地球。

今年3月21日,美国总统特朗普批准就任的第一份航天预算法案,NASA在2017财年的预算为195亿美元,比2016财年多出2亿美元。

这份57页的法案开篇便提出,美国航天的总体目标是要继续与其国际、学术及行业伙伴一道,“把人类触角拓展至深空,包括月地空间、月球、火星表面与其卫星以及更远的地方”,承诺继续发展“猎户座”飞船、大推力火箭“太空发射系统”以及詹姆斯·韦伯太空望远镜、广域红外巡天望远镜、木星卫星欧罗巴探测项目等。

在近地轨道方面,此法案确认将支持国际空间站工作到至少2024年,以及继续支持发展美国商业货运与载人航天,从而结束美国对俄罗斯载人航天的依赖。

在深空探索方面,法案提出美国航天局的长期目标是“拓展人类在近地轨道之外的永久存在”,包括“在另一个天体上建立潜在的人类栖息地”及发展“繁荣的21世纪太空经济”。

观察者网综合科技日报、NASA网站、新华社等报道

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来源:观察者网 | 责任编辑:梁福龙
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