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NASA的2018:首次接触太阳,搜寻土卫二生命

2018-01-30 08:04 来源:科技日报

  “帕克”号太阳探测器效果图图片来源:NASA

  2018年,美国国家航空航天局(NASA)的科学家和工程师们雄心勃勃。他们已拟定一系列项目,包括派遣生命基础仪考察土卫二或外太阳系的其他冰冷世界是否有外星生物存在,并首次启动接触太阳计划——要对我们的恒星进行前所未有的近距离探测。

  无论是追寻海洋世界的微生物,还是触碰炽热环境下的高能粒子,NASA都坚持着它的信条:只有发射探测器到这些活动实际发生的地点,才能了解最真实的情况。

  以最先进技术揭秘土卫二

  “卡西尼”号探测器于2015年发现,土星第六大卫星“恩克拉多斯”(土卫二)上有呈羽状喷发的冰喷射到了太空,其中含有大量氢气分子和二氧化碳——这二者存在的最佳解释是,它们由冰下温暖海洋的水热反应产生,这恰恰能为深海微生物提供能量。

  到了2017年4月,NASA一场世所瞩目的发布会之后,人们都知道原来太阳系真正的“大招”就在土卫二——它几乎具备生命所需的所有条件——水、有机物以及能量来源。

  现在,据NASA官网消息称,戈达德太空飞行中心科学家已经构想并计划建造一架亚毫米波或无线电仪器,搭载在土卫二上,用以研究其喷射出的间歇泉中水汽和冰粒的成份。这台仪器名为“亚毫米土卫二生命基础仪”(SELFI),这是人类在这一波段进行的较新实践。它最终要解答的问题是:在土卫二及其他外太阳系的世界中,是否存在繁荣的生命。

  目前在土卫二上,大约有100个地点在不断射出羽状喷发物,SELFI的高频无线电波可以非常敏感地找到其中的化学物质痕迹。在改进后,该仪器可同时检测分析13种分子,包括各种同位素形式,让科学家能毫不费力地推断出卫星冰壳下的海洋组成。

  以最近的距离探索太阳

  NASA设立之初,科学家们曾描绘了一份任务清单,包括:发射绕地球轨道运行的望远镜、发射探测器对太阳系的恒星及行星进行探测、将人类送上月球等。

  现在,所谓“幻想”正一步步变为现实——哈勃望远镜的升空改写了天文学教材,让地基和轨道望远镜有了真正区分;除了“旅行者”号外层星系空间探测器外,还有“卡西尼”号、“朱诺”号等行星探测器;上个世纪,“阿波罗计划”实施,人类也成功登上了月球。迄今为止,这份早年的清单中只有一个尚未实现:对太阳进行近距离观测,因为,人类的技术一直难以保护科学设备免受太阳辐射的伤害。

  今年夏天,NASA的“帕克”号探测器即将开启一段里程碑式的探索——接触式探测太阳。研究人员表示,人们在享受太阳的光与热的同时,往往容易忘记这是一颗任性、多变的恒星。科学家尤金·帕克在上世纪50年代就意识到,日冕放射出的带电粒子太阳风,传播速度比音速还快。现在,人们已经确切知道太阳风暴会干扰运行中的人造卫星,甚至严重影响范艾伦辐射带。NASA将这个太阳探测器以帕克的姓氏命名。他已90岁高龄,而在此之前,还从未有任何一个航天器是以一位仍然在世之人姓氏为名的。

  这架探测器将通过引力加速环绕太阳飞行24次,每一次抵近太阳,都将穿越被称为日冕的太阳大气层。据《华盛顿邮报》在线版消息,“帕克”号抵近太阳表面的最近距离大约为643.74万千米,比历史上航天器曾抵近太阳的最小距离要近7倍。它将以72.4万千米/小时的速度从太阳大气层掠过——按照这个速度,从华盛顿到纽约仅需要1秒钟。

  该探测器的隔热板将直接暴露在太阳光的严酷直射之下,其自身也需经受住1427摄氏度的高温“考验”,以确保未被阳光直射一侧的设备能在大约室温的温度范围内稳定工作。“帕克”号的隔热板由碳复合材料制作,虽只有一本百科全书厚,却能在日冕穿越中确保探测器经受住极端高温。而30年前,这还是人们想都未敢想的技术。

  从实验室测试开始,这架探测器就要接受高温烘烤、激光轰击、热真空试验的“锤炼”,包括在为期7周的测试里,先被放置于零下180摄氏度的黑暗实验室,以模拟太空的寒冷,然后再加热到探测器在抵近太阳时将会经受的高温,从而确保它在未来高危的“职业生涯”中安然无恙。

  研究团队表示,这架探测器是60多年科技进步的结晶,它将帮助人类探索太阳的秘密,并监测太阳的活动。而这些结果,对地球上的每一个人都有着重要影响。目前,太阳风加速过程仍是一个悬而未决的科学问题,幸而,答案可能很快便会揭晓了。

(责任编辑:王蔚)

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