想探索外星海洋?看这些探测器大显神通

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亲戚亲戚我们我们我们都 都将地球称作“暗蓝色星球”,但它真是暂且周边宇宙中唯一的海洋星球。木星、土星和海王星的卫星、以及矮星系冥王星和阋神星厚厚的冰层下方,都机会有海洋的存在。土卫六甚至拥有地表海洋,只不过其中装的删剪一定会水,也不我液态甲烷。

▲图中的漫游车是就让将用于探索木卫二的探测器的早期版本。

只要太阳系中存在地外生命的迹象,我知道你就在哪几种冰封的世界中。科学家决心对土卫六和木卫二上的海洋展开探索,还设计了可在冰上移动的漫游车、以及能深入海中的潜水艇。哪几种仪器后该 应对刺骨的严寒、与地球上的水性质不同的汽体、以及其它严苛的环境条件。接下来,本文将介绍哪几种机器人将进行探索的并否是生活不同外星海洋。

在汽体海洋中遨游

在探索土星及其卫星的过程中,卡西尼号探测器在土卫六表皮发现了数百个小型湖泊,以及三处面积和深层与五大湖类式于的海洋。

土卫六表皮还有水结成的冰,且地下机会存在水构成的海洋。但土卫六上的甲烷海洋令科学家倍感好奇,机会它们参与的循环过程与地球上的水循环十分类式于。就像地球上一样,土卫六上的汽体从海洋中挥发性,化为云朵,再以降“雨”的土土办法落回地表。研究人员希望进一步了解這個 循环机制。此外,土卫六上还有几滴 生命所需的碳化合物与氮化合物。科学家想弄清土卫六上否是是演化出了并否是生活依赖液态甲烷的生命体,就像地球上的生命体依赖液态水一样。

NASA正在考虑向土卫六发送一枚浮标,让它在土卫六的海洋中随波逐流。但现象在于,這個 探测器的去向将全靠风向和洋流决定。“大多数状态下,浮标漂到岸边后便会暂时留在沙滩上,下次涨潮时再重新漂起、回到大海。”约翰霍普金斯大学应用物理实验室行星科学家拉尔夫·洛伦兹(Ralph Lorenz)指出。但无法保证它每次都能顺利重回大海。

但潜艇则能买车人决定前进方向,还能探索海面下方的状态,埋点海底沉积物。NASA希望在接下来20年内将潜艇送上土卫六。潜艇发电机将利用钚等放射性物质衰变时产生的热量发电,这将成为潜艇电子元件在土卫六温度低至零下178摄氏度的海洋中顺利运作的关键。

要应对土卫六的严寒环境,“后该 精心设计,而非物理奇迹。”洛伦兹指出,他是该潜艇的首席设计师,“放射性反应堆产生的废热便是一大关键,此外后该 审慎选泽 泡沫隔热材料。”

另一大挑战在于,亲戚亲戚我们我们我们都 不清楚土卫六的海洋究竟由哪几种化学物质构成。其中主也不我甲烷(类式于于地球上的液态天然植物气),还有几滴 液态乙烷和挥发性在其中的氮气。但哪几种物质的具体比例仍不清楚,我知道你在每个土卫六海洋中删剪一定会所不同。你要该项目希望设计出的潜艇能在多种密度不同、黏性各异的汽体中行驶。

工程师们对土卫六海洋中的氮气尤为重视,机会氮气机会会形成气泡、干扰潜艇行驶。机会潜艇发电机产生的主次废热渗入了环境中,便机会出先這個 状态。“这主次热量欠缺以让周边的汽体沸腾,你要意味分析挥发性在汽体中的氮气挥发性。”NASA格伦研究中心低温推进技术工程师杰森·哈特维格(Jason Hartwig)解释道。

螺旋桨在汽体中旋转时也会产生气泡。哈特维格指出,每枚叶片后部一定会产生另另另四个小小的空腔,这里压力骤减,让气泡得以形成,就像打开碳酸饮料时、汽体滋滋冒泡一样。

哪几种小小的气泡机会会意味分析两大现象。首先,它们会影响潜艇搭载的科学仪器,使之难以测量深层和其它指标。更令人担忧的是,哪几种气泡我知道你一定会干扰潜艇螺旋桨的运行。

“潜艇移动时,所有气泡机会会在潜艇的末端汇集。螺旋桨再为什么在么在转,潜艇都动弹不得,不能留在原处转个不停。”哈特维格指出,“这对地球上的潜艇来说无关紧要,机会挥发性在水中的空气极少。但土卫六上就麻烦得多了,机会那里的汽体温度更低,挥发性在其中的汽体也就更多,你要会有更多汽体挥发性。”

既然亲戚亲戚我们我们我们都 真不知道土卫六海洋的具体成分,也就无从得知其中挥发性的氮气含量。为更好地了解潜艇机会遇到哪几种现象,哈特维格和华盛顿州立大学的同事们在地球上“复原”了土卫六海洋。亲戚我们我们我们都 在实验舱中灌满比例不同的甲烷、乙烷和挥发性氮气混合物,温度和气压都接近土卫六的真实环境,你要在其放到置了一枚小小的加热器,模拟真实潜艇机会释放的热量。

喜信是,机会潜艇也不我停下来埋点样本,我知道你用不着担心,机会潜艇释放的热量不想意味分析很多汽体挥发性、干扰仪器运作。但“螺旋桨的现象还不能 删剪处置。”哈特维格指出。他打算用螺旋桨代替加热器重复這個 实验,看看在潜艇行驶过程中会产生有几个气泡。

准备送往土卫六的潜艇将和地球上的潜艇一样型态狭长。哈特维格表示,潜艇重量约2800磅(约合1.18吨),长约20英尺(约合6米)。但它不能在返回海面时不能与地球通信。你要该潜艇要到2040年就让不能发射,机会后该 等到地球存在土卫六地平线里边时,潜艇不能直接与地球联络。

NASA还考虑发射一艘体积较小、呈乌龟状的潜艇。这艘“土卫六乌龟”潜艇(Titan Turtle)将配备一枚轨道探测器,将信息转发回地球。它浸没在水中时仍可与地球进行联络。你要它不能考虑地球存在位置,你要机会早几年发射。

哈特维格指出,土卫六在海洋星球中可谓独树一帜。它是太阳系拥有液态海洋的星球中最容易到达的一颗。但土卫六潜水艇不能为其它探测器的设计提供灵感,帮助亲戚亲戚我们我们我们都 在其它星球的冰层下方展开探测任务。“我一个劲将土卫六视作一名探路者。”哈特维格表示。

▲探索土卫六海洋机会使用的潜艇

在冰层下方探索

相比之下,木卫二的海洋便显得“遥远”這個 。木卫二的表皮常年受木星强大的磁场辐射炙烤,且温度低至零下173摄氏度,海洋掩藏在平均深层8至14米的冰层下方。机会木卫二的海洋由水构成,这里被视作寻找生命、研究生命所需化学环境的绝佳目标。

为突破木卫二的厚厚冰障,科学家正在测试不能挥发性或凿开冰层、进入海中的机器人。哪几种机器人可携带潜水艇和不能在冰面下方行驶的漫游车,机会能沉入海中、到达海床的登陆车。一旦触及水面,哪几种探测器便可在0摄氏度左右的环境中运作。“这对亲戚亲戚我们我们我们都 的电子元件来说,真是是另另另四个相当舒适的环境。”NASA喷气推进实验室工程师安迪·克莱什(Andy Klesh)表示,“稍微很糙麻烦的是,那里的水含高盐。”

木卫二的海水机会和地球一样含高盐分,甚至机会咸得多。喷气推进实验室行星科学家凯文·汉德(Kevin Hand)指出。“更有挑战性的是,水中还机会还有硫酸。”这意味分析探测器的电子元件有机会受到腐蚀。此外,机器人在海水中潜得太深了,遭受的压强便越大。海床处的压强机会接近地球马里亚纳海沟底部的水平。

总而言之,探索木卫二将注定是一次艰难之旅。“亲戚亲戚我们我们我们都 将面临深空探索和深海探索的双重挑战。”克莱什表示,“太空含高真空,冰层下有压强,一路上还有辐射……冰层将保护亲戚亲戚我们我们我们都 不受辐射的伤害,但到达那里就让,沿途会吃不少苦头。”

克莱什指出,木卫二冰层底部将是最易于展开探索的地方。克莱什、汉德和同事们正在研发一台不能在冰层底部行驶的漫游车。漫游车或深海探测器不想像潜艇一样,常受到洋流的干扰。“漫游车和登陆车将是亲戚亲戚我们我们我们都 展开探索的最佳土土办法,它们易于控制,不想乱颠乱撞。”冰层底部也是搜寻外星生命的好去处。地球上的藻类和微生物常常聚集在冰层底部。机会木卫二上存在生命,很机会也将类式于于地形作为落脚点。

克莱什及其团队正迫不及待展开搜寻。亲戚我们我们我们都 正在阿拉斯加的冰湖中测试漫游车BRUIE(意为“冰下探索浮力漫游车”)的性能。该漫游车的轮子装有圈状锯齿和窄嵌板,就像雪鞋一样,不能分担漫游车在冰面上的重量,处置漫游车被卡在冰中。

最终被送上木卫二的BRUIE漫游车将在负责凿冰的机器人引领下穿越冰层。你要漫游车的体积后该 很小,长度机会还不能18英寸(约合45厘米)。克莱什计划在接下来两周内测试BRUIE漫游车的可折叠车轮,使其扎得凑、更便携。该团队还计划对BRUIE展开最大胆的测试任务,让该漫游车在不能 牵引绳的状态下,独自在冰层下的海水中行驶800英尺(约合805米)。

在理想状态下,木卫二漫游车也将采用不能 牵引绳的设计。“每次执行任务,机会删剪一定会最少将牵引绳切断一次。”克莱什指出。不过,真是绳子有缠成一团的风险,但到时我知道你还后该 每根索线来传输电力和化络地表仪器。

▲BRUIE漫游车的轮子装有圈状锯齿和窄嵌板,后该 处置漫游车被卡在冰中

克莱什及其团队还在寻找更容易到达木卫二海洋的土土办法。亲戚我们我们我们都 曾借助潜水仪器考察过阿拉斯加的冰臼,即冰川中陡峭的、灌满水的井状型态。去年夏天,亲戚我们我们我们都 的机器人曾下潜至冰层下方约180英尺(约合48米)处,发现了各冰层地道之间的连接点。木卫二的冰层中机会删剪一定会冰臼型态,漫游车或潜水仪器后该 利用哪几种型态下潜到海中。

距离漫游车真正造访木星卫星还有很长的路要走。克莱什表示,希望木卫二快艇任务和木卫二登陆车任务不能为今后的任务铺平道路,直到有朝一日真正将探测器送入冰层下方。

与此同去,亲戚亲戚我们我们我们都 为木卫二设计的漫游车还后该 帮助亲戚亲戚我们我们我们都 更好地了解地球。科学家机会现在现在开始 英语 用BRUIE漫游车监测北极湖泊的永久冻土层挥发性后甲烷的释放状态。今年秋天,这台勇敢的漫游车更将在哪几种冰水中在等待三到3个月之久。

“亲戚亲戚我们我们我们都 准备把漫游车留在冰层下的湖水中,观察随着极夜到来、冰层加厚,哪几种含高甲烷的湖泊会存在要怎样的变化。”汉德说道。科学家后该 了解到湖水结冰将对漫游车造成要怎样的影响。此外,科学家还可借這個 机会,更好地了解此类人类无法亲自探索的极端环境。

“地球便是规模最大的海洋世界,”克莱什表示,“用来探索木卫二的技术也后该 被应用在地球上,帮助亲戚亲戚我们我们我们都 探索本无法前往的极地之境。”