海外文摘——去土卫六还是木卫二？




去土卫六还是木卫二？
Eric Hand　文　Shea　编译
	行星科学家鲜有机会能够挑选下一个大型探测计划的目的地。但是是去土卫六呢？还是是木卫二？　　2005年美国亚利桑那大学的行星科学家乔纳森·卢宁（Jonathan Lunine）成为了第一批看到土星卫星土卫六表面的人。在“惠更斯”探测器下降的过程中，一片陆地进入了视线。这是一个冰封的世界，布满了由液态甲烷“开凿”出的山脉和沟壑。“然而一时间我却悲喜交加，”卢宁说，“喜的是自不待言，悲的是我意识到在我的科学生涯中无法再一次看到这个地方了。” 　　不过，如果美国宇航局（NASA）和欧洲空间局（ESA）决定20年后重返土卫六的话，那么卢宁可能就不需要悲伤了。2009年1月底至2月初NASA和ESA官方为下一个太阳系大型探测计划选择了目的地。这个计划预期耗资大约40亿美元，2020年左右发射。土星的卫星土卫六和木星的卫星木卫二是两大夺标热门。　　最终的决定无疑需要行星科学家们做出抉择。“我想选择的关键应该是科学，”卢宁说，他正在推动重返土卫六。在他的计划中将会释放一个漂浮在土卫六大气中的热气球。　　另一方则是木卫二的支持者，他们已经为此工作了十年因此信心百倍。他们计划将NASA的木卫二探测计划和ESA的木卫三探测计划合二为一。美国喷气推进实验室（JPL）的行星科学家鲍勃·帕帕拉多（Bob Pappalardo）已经为木卫二探测计划工作了5年。他说，土卫六计划的相关研究则刚刚开始。“你会去挑选一匹整装待发的战马，还是会去问‘这匹马准备好出发了吗？’”他说，“对项目的评估应该着眼于实际情况以及准备充分与否。” 　　10年前，有一个木卫二探测计划就已经脱颖而出。1995年，“伽利略”探测器开始了为期8年的木星探测之旅，期间它拍摄了第一批木卫二表面布满裂痕的特写照片。不久对磁场的分析显示了这颗卫星所具有的惊人特质。在表面的冰层之下，木卫二具有一个温暖的含盐海洋。随即科学家们就开始大声呼吁重返木卫二。从1999年开始JPL便启动了木卫二环绕探测器计划的研究。2002年木卫二探测计划被列入最优先发展计划，2005年美国国会甚至告诉NASA要启动木卫二探测计划。　　现在重返木卫二的要求依然十分迫切，因为“伽利略”只飞掠过木卫二11次而且“伽利略”的天线没有完全打开因此制约了数据的传输。搭载了新仪器设备——尤其是能穿透冰层的雷达——的环绕探测器可以最终回答木卫二冰层到底有多厚，并且揭示出其表面裂缝的深度。天体生物学家则希望了解木卫二海洋和木卫二表面的隔绝程度。尽管那里的辐射可能会使得生命难以生存，但是也有可能会存在可以滋养生命的化学物质交换。安全第一　　辐射不仅仅会危急到生命，还会破坏探测器上的电子设备。在过去的十年里，工程师们已经研发出了抵御辐射的技术。对木卫二的早期研究便资助了对抗辐射电子设备的研发，目前这些技术已经运用到了军事卫星和NASA的探测器上，而且正在变得越来越廉价。如果抗辐射器件没有研制成功或者造价太高，那么工程师们就会把木卫二环绕探测器上的11台仪器设备放置在由钽和钨制成的金属防护罩里。 [图片说明]：计划中的木卫二环绕探测器。版权：NASA/JPL。　　按照JPL木卫二研究主管卡拉·克拉克（Karla Clark）的说法，辐射防护的费用依然会占到总成本的20%-30%。木卫二环绕探测器的成本必须控制在NASA规定的29亿美元之内，而木卫三探测器的造价则受制于ESA的6.5亿欧元（8.6亿美元）的上限。以这样的成本，再搭载一个着陆器或者冰层钻探机器人都是不可能的。但帕帕拉多认为，现在向木卫二发射探测器可以为将来在其表面着陆扫清道路。“我们已经准备好去木卫二了，”他说，“而下一个目标则是土卫六。” 　　先木星后土星，先木卫二后土卫六，这样一个顺序对美国约翰·霍普金斯大学应用物理实验室的行星科学家拉尔夫·洛仑茨（Ralph Lorenz）来说并不奏效。“选择项目的核心是所花的钱能得到最大的科学产出，”他说，“而土卫六正是我们唾手可得的目标。”他说，土卫六具有大气、水循环甚至还有冰火山，这可以使得更为广大的科学家从探测任务中受益。　　按照有关的计划，NASA会向土卫六发射一个运转寿命为4年的极轨探测器。为了控制成本，探测器将只携带6台仪器——是“卡西尼”探测器的一半。不过这些仪器都是针对土卫六量身定做的。例如，其中的一台质谱仪可以探测含有数百个碳原子的分子链，而“卡西尼”上的质谱仪只能探测含有七、八个碳的分子。　　在抵达土卫六之后，ESA也会显现出它的作用。首先，一个和“卡西尼”上的“惠更斯”类似的着陆器会被释放到土卫六北极两个巨大的甲烷-乙烷湖中的一个。它会在土卫六冬季的黑夜中漂浮几个小时，使用吸管采集样本，并且过滤出有机分子的证据。“之所以要降落在湖泊里，”卢宁说，“是因为它是绝好的有机溶剂。” [图片说明]：计划释放到土卫六大气中的探测热气球。版权：ESA。　　但这个探测计划真正出彩的地方是它会释放出一个由法国制造的、直径11米的热气球，它会漂浮在土卫六赤道上空10千米的地方，透过土卫六上的甲烷雾来探测它的表面。欧洲土卫六计划研究的领导、巴黎天文台的雅典娜·库斯特尼斯（Athena Coustenis）说，由于使用放射性元素加热，因此这个热气球在其不少于6个月的寿命中可以至少环绕土卫六一圈。在气球刚开始下落的过程中所使用的热防护罩也不会被浪费，它上面将携带地震检波器和磁强计来测量潮汐形变和冰火山活动。　　在土卫六和木卫二之间的最终抉择将不仅仅取决于科学目标和技术问题，还牵涉到政治问题。NASA的科学主管爱德华·韦勒（Edward Weiler）和ESA的科学主管大卫·索思伍德（David Southwood）也坦率地表达了他们各自的看法。“我已经看到了‘卡西尼’所发回的数据以及它对我们认识的冲击，”韦勒说，“因此我更青睐土卫六。”索思伍德说：“从感情上讲我更倾向于土星和土卫六，但从科学上讲我更希望是木卫二。” 去木卫二　　最终，NASA和ESA的联合木星探测计划胜出。NASA主攻木卫二，而ESA的目标则是木卫三。同时这两个探测器还将一起研究木星的磁场。为此，NASA将先注资1千万美元用于该计划的概念研发。不过整个项目的资金目前还无法得到最后的保证。ESA方面也存在同样的资金问题，它的木卫三探测器必须和一架X射线望远镜以及用于探测引力波的太空激光干涉仪竞争，而且预计到2011年才能知道谁是最后的赢家。（本文已刊载于《太空探索》杂志2009年第9期）
出自：Nature 发布日期：2009-01-22

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