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太阳系演化揭秘:NASA新疆界计划及未来任务

时间:2023-09-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:“新视野号”是NASA“新疆界”计划发射的第一个航天器,该计划包括一系列目标不同的太空任务,旨在拓展我们对太阳系及其演化的了解。截至本书撰写时,又有两个太空任务已经开始并在进行中。在接下来的20个月里,它所搭载的9台仪器会执行多个研究任务,以了解木星的内部。展望未来,还会有更多关于未来的任务帮助我们了解太阳系。

太阳系演化揭秘:NASA新疆界计划及未来任务

新视野号”是NASA“新疆界”计划发射的第一个航天器,该计划包括一系列目标不同的太空任务,旨在拓展我们对太阳系及其演化的了解。截至本书撰写时,又有两个太空任务已经开始并在进行中。它们分别是去往木星的“朱诺号”探测器和探索贝努小行星的“奥西里斯号”(OSIRISREx)小行星探测器,它们有望将样本传回地球。

2016年7月,“朱诺号”进入一个高度扁长的轨道,围绕木星飞行。在接下来的20个月里,它所搭载的9台仪器会执行多个研究任务,以了解木星的内部。研究结果将直接告诉我们木星是如何形成的,以及帮助我们区分不同的理论模型。比如,“朱诺号”将测量木星的氧氢比,通过它,我们便可以知道木星的含水量。不同模型预测到的氧氢比各不相同,但只凭氧氢比并不足以区分这些模型。

然而,如果加入对木星的重力场和磁场的精确测量,从而洞悉这个巨大行星的内部结构和动力学,集体证据就可能更倾向于某一种形成理论,而不是其他理论。更精确地估计木星的岩石内核质量也会有所帮助。

OSIRIS-REx的意思是起源、光谱分析、资源识别、安全、风化层探测器。该航天器于2016年9月被成功发射,并将于2018年10月开始对小行星贝努进行勘察。在2020年7月,一个机械手臂将通过“接触即脱离”(touch and go)的方法,收集至少60克的松散表面物质。如果一切都顺利的话,样品将在2023年返回地球,供科学家详细分析。

贝努是一颗近地小行星,直径约500米。它被认为是一颗具有潜在危险的天体,在未来它有一个很小的可能性会和地球相撞。在目前的轨道上,贝努每隔6年就会接近地球一次。它处于一个相对容易与航天器接触的轨道上,这是科学家选择它作为目标的关键因素,但不是唯一的原因。作为一颗碳质小行星,它应该能为我们提供一些太阳系中最原始的物质。不仅如此,基于碳质球粒陨石的证据,它还可能包含复杂的有机物质。

在“奥西里斯号”到达贝努的几乎同时,日本的“隼鸟2号”任务也在另一个靠近地球的碳质小行星上进行勘察和取样任务。它的目标是162173号小行星“龙宫”,直径约1千米。该航天器于2014年12月3日成功发射,计划于2018年6月抵达“龙宫”。它将在环绕小行星的轨道上运行大约18个月的时间,然后踏上返回地球的旅程。该计划将于2020年12月带回一组样品降至澳大利亚内陆地区。(www.xing528.com)

“隼鸟2号”将尝试从3个不同的地方获取样本,它将首先接近表面,再通过爆破将物质抛向收集室。“隼鸟2号”的一个目标是从小行星表面之下获取一份新鲜物质的样本。为了实现这一目标,它将点燃一个炸药包,制造出一个“陨击坑”。此外,4个携带仪器的小型着陆器将被扔到地面上,每一个都能从一个地方跳跃到另一个地方。“隼鸟2号”是一个雄心勃勃且复杂的项目,有许多工程方面的挑战,但如果成功,它将代表小行星探索方面的一个重大进步。

NASA的“洞察号”(INSIGHT)火星探测器也可能会帮助我们揭开行星的形成之谜。它将于2018年11月在火星上着陆一组地球物理实验设备,以调查火星的内部。“洞察号”的目标是准确地了解一颗具有核、地幔和地壳的岩石行星是如何从吸积的最初阶段发展起来的。火星是一个很好的研究对象,因为它的体积更小,所以保存了它在过去40亿年里所经历的历史。

展望未来,还会有更多关于未来的任务帮助我们了解太阳系。例如,在2013—2022年这10年里,NASA在行星科学领域的主题就包括:了解太阳系的起源,寻找生命需要的条件,以及发现行星随时间演化的过程。许多任务已经在研发中,比如NASA研究木卫二的任务,欧洲空间局研究木卫二、木卫三、木卫四的任务,以及中国的首次登陆月球的任务。太阳系的秘密仍将花费很多年的时间才能被揭开。

约翰·钱伯斯和杰奎琳·米顿

2016年10月

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