科学家开始规划载人任务前往土星最大卫星——泰坦

!NASA卡西尼号探测器以红外线拍摄的泰坦,透过卫星朦胧的大气层揭示地表特征。图片来源:NASA/JPL/University of Arizona/University of Idaho

科罗拉多州博尔德,,科学家和工程师已开始规划首次载人前往土星最大卫星泰坦的任务,他们认为这颗遥远的世界远比人们通常想象的更适合人类探索。

由西南研究院(SwRI)于6月11日至12日在博尔德主办的”2026年人类登泰坦峰会”汇集了行星科学家、推进工程师和任务规划师,共同探讨人类如何以及何时能够造访太阳系第二大卫星。

“泰坦的人类探索不是物理问题,而是时间、技术和承诺的问题,”SwRI的峰会组织者斯科特·拉夫金表示。

直径5,150公里(3,200英里)的泰坦比水星还大,是太阳系唯一拥有实质性大气的卫星。其大气主要由氮组成,地表气压为地球的1.45倍,为人类探索提供了一个关键优势:天然辐射屏蔽。

“所有人都意识到这离现实还很遥远,但让泰坦实际上是人类非常合理的目的地这一想法正常化很重要,”行星科学研究所及倡导组织Explore Titan的阿曼达·亨德里克斯表示。

泰坦的优势

与月球或火星不同,泰坦稠密的大气层消除了在居住舱和宇航服上使用重型辐射屏蔽的需求。相同的大气使空气动力飞行成为可能。凭借地球七分之一的重力和低风速,载人任务可以使用旋翼机进行远程探索,其技术基础来自NASA蜻蜓号任务的开发。

泰坦拥有丰富的原位资源。其大气含有丰富的氮和甲烷,可加工为火箭推进剂、可呼吸空气和生命维持消耗品。卫星表面有液态甲烷和乙烷的河流与湖泊,以及可融化为饮用水或分解为氧气和氢气的水冰。

“泰坦上的水冰本质上就是岩石。你可以用它建造、开采、饮用,”一位峰会参与者指出。

卫星的碳氢化合物财富也使其成为太阳系深空探索的潜在基地。泰坦上的载人前哨站可作为前往土卫二及其他土星冰卫星的采样返回任务的中转枢纽。

未来之路

峰会的重点不是设计具体的任务架构,而是确定技术和知识方面最紧迫的差距。关键领域包括:

推进系统。 使用目前的化学火箭,前往土星的旅行时间以年为单位计算。需要更快的太空推进系统,如核热推进或核电推进,以保持可管理的载人运输时间并减少航行期间的辐射暴露。

电力系统。 泰坦表面仅接收地球约1%的日照。任何载人任务都需要可靠的核电源,以NASA已运行的放射性同位素和裂变系统为基础。

居住舱和宇航服。 卫星表面温度约为零下180摄氏度(零下292华氏度),伴有甲烷降雨和潜在的碳氢化合物季风。任何居住舱都必须承受极寒、腐蚀性化学物质和长期隔离的环境。

先期数据。 峰会参与者一致认为,近期优先事项应是向泰坦发射轨道器,以更详细地描述卫星表面、大气和资源分布。

依托蜻蜓号

最直接的先导任务是NASA的蜻蜓号核动力旋翼机,计划不早于2028年7月发射。经过六年的航行后,蜻蜓号将花三年多时间飞越泰坦表面,分析化学样本并为未来任务勘测地形。

“蜻蜓号将成为我们在地面上的耳目,”拉夫金表示,”它的发现将影响关于载人任务的每一个决定。”

卡西尼-惠更斯号任务(2004年至2017年探索土星系)的数据已经揭示泰坦是一个动态的世界。欧洲空间局的惠更斯号探测器于2005年1月登陆泰坦,发回了卫星表面的首批也是唯一的图像。图像显示了一片由流动液体和活跃天气塑造的景观:圆润的冰卵石和被甲烷浸透的土壤。

跨代工程

峰会参与者明确指出,前往泰坦的载人任务还需要数十年,甚至数代人的时间。这次聚会的目的是制定详细计划,而是开启一场运动。

“这不是在规划一次任务,而是在开启一场运动,”拉夫金表示。

第二届人类登泰坦峰会计划围绕蜻蜓号2028年的发射窗口举行。组织者希望到那时,新技术和日益增长的公众兴趣将使人类在另一个世界遥远海岸上行走的梦想离现实更近一步。

婷 翻译

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