下一站天王星！NASA正在酝酿探索冰冷行星任务，何时出发？

　　天王星是距离我们第二远的太阳系行星，距离我们在17.38~20.23 AU（天文单位，1 AU约1.5亿千米）之间变化。那里是一个冰冷的世界，表面温度只有47 K，也就是-226  。
　　所有的地外行星还没有人类的足迹到过，但无人探测器带着人类的＂眼睛＂都到过。1986年，NASA发射的旅行者2号无人探测器，经历8年多时间的太空跋涉，从天王星附近掠过，最近时距离天王星大气层顶81500千米。
　　旅行者2号的探索，新发现了10颗卫星，并拍摄和探测获得大量天王星资料后远去。 此后，再也没有任何人类踪迹光顾过天王星。现在，NASA准备重启天王星探测计划，会是一个什么样的计划呢？我们一起来了解一下。先说说天王星的发现过程
　　古代人们只发现了金木水火土等五颗地外行星，因为这五颗行星依靠肉眼就能够看到。后来人类发明了望远镜，就可以看见更远的行星了。
　　1781年3月13日， 英国天文学家弗里德里希·威廉·赫歇尔在自己住处的庭院中，用自制的望远镜观察星空，看到了一颗会移动的新星星。开始他认为是一颗彗星，并将这个发现报告给了英国皇家学会。
　　经过其他一些天文学家们的观测和讨论后，认定了这不是一颗彗星，而是一颗新发现的行星，是太阳系内主要行星之一。由此，作为第一发现人，赫歇尔被英国皇家学会授予了科普利奖章，当时的英国国王乔治三世非常重视科学发现，决定每年给予赫歇尔200英镑的薪资支持，同时要求他移居到温莎城堡附近居住，以便让皇室成员能够利用他神奇的望远镜一饱眼福。
　　当时的200英镑相当于2019年的24000英镑，按照现在的汇率，约20万人民币。对此，赫歇尔很感动，当人们征询他给天王星取名字的意见时，他毫不犹豫地给了个＂乔治三世＂的名字，以此感谢乔治三世国王给予他对自己事业的赞助。
　　后来几经变化，天王星最终以希腊神话中的天空之神 乌拉诺斯命名，英文表述为Uranus，而天王星是中文对Uranus的称呼。 天王星基本情况
　　人类对天王星的了解，除了采用望远镜观测得到一些模糊照片，迄今只有一艘探测器到过附近，这就是旅行者2号。它于1986年1月24日最接近天王星时距离只有8.15万公里，只有我们与月亮的不到四分之一，因此得到了天王星许多珍贵资料。
　　综合各种资料分析，天王星是一颗巨大的气态行星，其直径为55742千米，体积约为地球的64倍，质量约为地球的14.5倍。其主要结构约为3层：核心是一个岩石核，半径约为天王星半径的20%，质量只有地球的0.55倍；岩石内核之外是冰幔，是在高压下由水、氨、甲烷冰组成的稠密高温流体，厚度约达到3万千米；冰幔上面是天王星大气，主要由83%的氢气和15%的氦气组成，还有2%的甲烷和微量其他气体，表面温度约为-215  。
　　旅行者2号还发现了天王星上的风速达到每小时161千米，相当地球上15级强台风，且与自转方向相同；天王星的磁轴走向也与其他行星不一样。天王星自转周期为17.4小时，公转周期为84.0205个地球年。
　　旅行者2号还发现了天王星10颗新的卫星，使天王星卫星总数增加到27颗，其中最大卫星天卫三，直径为1576.8千米，约为月亮的45%。有些卫星地质构造很奇特，且地质活动强烈。
　　天王星还有一个暗淡的环系统，由直径约10米的黑暗颗粒状物质组成，这是继土星环之后发现的太阳系第二个行星环，旅行者2号在原来已发现9道环的基础上新发现了2道，现在发现这个环由13个已经命名的小环组成，其中只有ε环最为明亮，其余的都很暗淡。
　　其实这些都还是天王星表面皮毛，内部情况还只是理论建模，而天王星更深层次的真实情况，仅凭已知的一些资料还很苍白。启动天王星专属探测计划
　　科学家们燃起了对天王星新兴趣的原因，是在迄今为止搜寻到的5000多颗已知地外行星中，最常见的就是像天王星这样大小的行星，因此如果能够解开天王星的秘密，就能够对围绕着其他恒星运动的行星了解更多。
　　美国国家科学院、工程院和医学院在4月19日发布了一份报告，这份报告规划了从2022年到2032年的航天探索目标，报告提出了两大任务，即在本世纪30年代初发射天王星探测器，在30年代末或40年代初让前往土卫二的探测器升空。
　　这份报告是在美国各地行星科学家提交的527份白皮书，并通过97名专家两年的讨论论证基础上出台的，因此可视为是一份可行性规划。参与这份报告的NASA戈达德太空飞行中心科学家埃米·西蒙表示：这项任务将具有绝对的变革性。
　　天王星的探测任务是：了解天王星弄清是什么驱动着强劲的风吹过天王星大气层，天王星的内部结构和磁场异动的原因，行星环以及一些卫星的情况。
　　因为行星都在围绕着太阳作不同速度的公转，要想更近更快地到达某颗行星一定要等待最好的时机，这就叫窗口期。天王星的窗口期在2031年到2034年之间，在这个时间段发射才能最节省时间和燃料。
　　由此，如果任务真的启动，天王星探测器最早将在2031年发射，发射的运载火箭可能采用已经很成熟的猎鹰重型火箭。等待和期盼
　　要飞往天王星这么远的距离，单纯依靠火箭或探测器自身携带燃料加速是不够的，还需要借用路途的行星引力弹弓效应提速，否则会被太阳引力拉拽得越来越慢，到达目标就遥遥无期。
　　因此发往天王星的探测器将会利用金星和木星的巨大引力弹弓效应，这就要求这两颗行星届时正好在探测器运行途中。这样，具体的发射时间选择就更为重要。
　　根据NASA目前的规划路径，2031年从地球发射，将在2034年经过金星，2036年经过木星，获得提速后就一路直奔天王星，将在2043年到达。
　　这项任务能否顺利实施，除了科技的力量，还需要经济实力。这项任务总投资预算约为42亿美元，而根据以往天文探测任务的经验，最终的实际投资总会大大突破。如前不久发射的韦伯空间望远镜，最早预算只是5亿美元，经过20年的设计建造过程不断追加，最终超过了100亿美元。
　　因此有人认为，NASA很可能会拉上老搭档欧空局一起来实现这个任务。现在世界局势风起云涌，这项任务最终能否实现，还需拭目以待。对此，你怎么看？欢迎讨论，感谢阅读。
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