给下一轮十年太空探测计划的优先建议去天王星
给下一轮十年太空探测计画的优先建议:去天王星!
由行星科学家们组成的委员会,在最新一期给NASA的「十年行星科学发展计画」中,建议NASA将天王星的探索任务列为最优先。
天王星是太阳系中的第七颗行星,直径约是地球的 4 倍大,但人类却对天王星所知不多。NASA最新报告出炉
非政府组织学术机构「美国国家学院( the National Academies ,发布了最新一期行星科学与天体生物学的十年战略报告。本报告涵盖 2023 2032 年国家学院对 NASA 提出的优先任务战略建议,近乎出人意料的是,这次清单首位的建议是发射天王星轨道卫星、以及可进入天王星大气层的探测器。专家:应该去天王星看一下
行星科学十年调查( The Planetary Science Decadal Survey )是由 NASA 委托美国国家学院每十年编纂一次的报告,简称「十年( the decadal )」。自 2002 首度发布、经过 2011 年,本次為第三次发行。有别於「天文学与天体物理学十年调查(Astronomy and Astrophysics Decadal Survey)」建议投入预算在透过大型(太空)望远镜观测深空,行星科学家藉由十年调查检视在太阳系中的主要探索目标、排列优先顺序,提供 NASA 一个不牺牲探测其他行星的平衡计划。
NASA未来将编列高达千亿元的预算,用来探索距离地球约28亿公里远的天王星。人类真的了解天王星吗?
本次的报告书以「起源、星体、与生命( Origins, Worlds, and Life )」為题,旨在了解太阳系的起源与演化;生命在什麼样的条件下可以生存;以及如何在太阳系内外寻找潜在的可居住环境。
儘管天王星在太阳系中的存在感十分巨大(直径约地球的 4 倍),但人类对天王星所知并不如想像得多。距离天王星最近的一次接触仅有 NASA 在 1977 年发射、直到 1986 年底飞掠该行星的航海家 2 号( Voyager 2 )任务,当时从大气层上 8 万多公里所拍下的蓝绿色行星仍是至今最清晰的天王星彩色照片。
行星科学家认為,天王星的蓝绿色可能是源自于大气当中的甲烷云,且主要由岩石、冰、氢、氦等成分构成,但是只有透过轨道卫星、及探测器才能确知。相对於类地行星与木星、土星至今都曾进行过轨道环绕探测,我们对於天王星与海王星的实际认识仍接近空白。
图為NASA拍摄到的天王星,左方是镜头下真实色彩的天王星,右方则是假色影像中的天王星,由无人探测船航海家 2 号於1986年所生。非探索不可的理由
探索类似天王星与海王星这种大型的冰行星的重要性在於,NASA 近期公布已发现 5,000 个太阳系外行星,行星科学家认為这种冰巨行星是最常见的行星之一,而非我们更早开始探索的气态巨行星ーー如木星与土星。
下一个十年适合探测天王星的理由还有一个,在於行星的排列位置。根据报导,若在 2031 或 2032 年发射,将可利用木星的重力抛摆( gravity assist )将探测器加速甩出,使去程时间缩减到 13 年。别忘了最有潜力的土卫二
除了天王星任务之外,列於本次十年报告书优先清单上的第二位是探索土卫二( Enceladus ,土星的第六大卫星)任务。过去主要以探索土星及土卫六( Titan,土星最大卫星 )為目标的卡西尼ー惠更斯号( Cassini–Huygens )曾在 2005 年多次飞掠土卫二,取得大量数据。藉由测量数据结果, 2014 年 NASA 表示发现土卫二存在大量液态水的证据。科学家认為土卫二作為一个海洋世界的星体,是至今為止最活跃、也最容易进入的。
图為美国毅力号火星探测车,已於2021年2月顺利登陆火星。拓展人类对系外行星的认识
「十年」提出令人心动的新任任务,但也强调没有必要将毅力号火星探测车( Perseverance rover )采集的岩石样本带回地球更重要的事。
当我们想起毅力号火星探测任务的主要目标,是為了天体生物学寻找古代生命证据时,会发现无论是天王星探索所体现、试图了解普遍存在我们宇宙的冰巨行星世界,抑或是探索土卫二海洋、以寻找生命跡象為目标,贯穿十年计画的主题确实切中报告书的要旨:「 Origins, Worlds, and Life」。等待机会成形
欧洲太空总署( ESA )於 2021 年提出 Voyage 2050 长程计画,任务主题中包含了针对巨行星卫星的探索,也提及美欧太空合作的经典计画「卡西尼ー惠更斯号任务」。考虑到这笔预估高估低 42 亿美元(折台币约1,230亿4,362万元)的巨额计划经费,未来是否有机会看到世界两大太空强权再度携手大型探测、飞往天王星?期待从新世代天文学家手中看见研究成果的那一天!
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