欧空局公布2050年旗舰土卫二任务着陆器高科技仪器
精选图片: 土卫二南极的艺术概念图，展示冰火山羽流从虎纹状裂缝中喷发; 图片来源: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
欧洲空间局详细介绍了计划于2050年代初期在土星卫星土卫二上着陆的探测器的暂定有效载荷，这是该机构根据”Voyage 2050″科学计划开展的下一项大型任务的一部分。着陆器将携带质谱仪、微型相机、生物标志物实验室、气象和地球物理仪器以及样本采集系统，抵达这颗卫星的冰冻南极，冰火山羽流将新鲜的海洋物质直接输送到那里。
土卫二被广泛认为是太阳系中寻找地球外现存生命最有希望的地点。卡西尼号观测揭示了冰壳下的全球性地下海洋、海底的热液活动以及生命必需的元素，包括碳、氢、氮、氧、磷和硫，这六种元素均在通过南极”虎纹”裂缝喷射的羽流物质中被检测到。无需钻探：羽流不断用携带盐分、有机化合物以及可能来自地下海洋的生物标志物的新鲜颗粒覆盖表面。
“土卫二是我们通过活跃羽流直接接触地下海洋的唯一地点，”欧空局L4任务科学家Jorn Helbert表示。”具备所有宜居性要素以及从地下海洋样本中寻找生物标志物的可能性，使土卫二成为如此引人入胜的目标。”
L4任务是一个轨道器和着陆器的组合，需要两枚阿丽亚娜6型火箭在地球附近进行在轨组装。发射目标约为2042年，随后是10年的巡航，对土星系统的三颗卫星（土卫六、土卫一和土卫五）进行探测，并于2050年代初期抵达土卫二。着陆器将于2052年左右在虎纹附近的南极区域着陆。
暂定有效载荷配置
着陆器的仪器套件在2025年赫尔辛基举行的EPSC-DPS联合会议上公布，旨在解答三个基本科学问题：地下海洋的组成和动态、前生物化学或生物标志物的证据，以及辐射和潮汐力等外部因素对宜居性的影响。
拟议的仪器包括用于有机和无机化学分析的质谱仪、用于高分辨率表面成像的微型相机、用于监测表面温度和压力的气象包、包括地震和热测量在内的地球物理有效载荷，以及使用互补和正交测量方法进行原位生命检测的生物标志物实验室。下降相机将在接近过程中记录着陆点，样本采集系统将收集地表物质并送至分析仪器。
“与以往完全依赖从土卫二羽流中采样物质的任务不同，L4着陆器将直接从地表收集更大数量的样本，从而实现统计上更高质量的数据，”欧空局-ESTEC有效载荷研究的主要作者Tara-Marie Bruendl表示。
行星保护是最艰巨的挑战
南极着陆点提出了独特的工程挑战。地表被10至100米大小的冰块所主导，可用的最高分辨率仅为每像素4米。重约600公斤、高约2.5米的着陆器必须在雪和冰上着陆，既不下沉、不过热，也不用地表微生物污染着陆点。
“避免污染着陆点是着陆系统设计的关键驱动因素，从制动发动机的放置到下降剖面的实际设计，”Helbert表示。
由于土星接收到的阳光仅为地球的1%，着陆器完全由电池供电，目标表面寿命为两到四周。表面温度约100开尔文（零下173摄氏度），需要主动热管理使内部电子设备保持在约20摄氏度，同时不融化下方的冰。轨道器将携带大型太阳能电池板，并利用太阳能电推进进行其长达十年的巡航。
欧空局科学主任Carole Mundell将这项任务描述为一代人的机遇：”对土星周围过去或现在生命迹象的调查此前从未实现过。这将保证欧空局在未来几十年内保持行星科学的领导地位。”
欧空局成员国在2025年的部长级理事会（CM25）上承诺了创纪录的预算，总干事Josef Aschbacher已将L4列为最高优先事项。任务采纳预计在2034年左右，前提是技术成熟和政治支持持续。
婷 翻译