未来十年 NASA 有可能搞这些事:探索天王星、将火星样本带

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4 月 20 日消息，本周美国天文学界再次发布行星科学十年调查报告，为 2023 年至 2032 年的行星科学和天体生物学任务确定优先事项。其中大项任务有向天王星和土卫二发射轨道飞行器，此外还有将火星、月球以及谷神星的原始样本送回地球等较小任务。

2021 年底，美国国家科学院牵头发布过一次天文学十年调查报告，重点关注探索遥远天体，建议优先建设大型光谱太空望远镜。

本周发布的第二项十年调查报告重点关注天文学家和行星科学家对太阳系内天体的研究，最终能否实施主要取决于行星科学预算是否能赶得上通货膨胀速度。

大项任务

这次十年调查报告主题几乎涵盖了对太阳系内大大小小天体的研究。比如探索太阳系内小天体中的物质，从而推断出原行星盘中行星形成的细节；对系内行星进行深入观察，跟踪自诞生以来的演化过程。其中的优先研究事项有月球形成、行星内部和大气信息、行星演化过程中的影响因素。此外，天文学界还将重点研究地外天体现在或过去存在生命的可能性。

其中最贵的项目是天王星轨道飞行器和探测器 (Uranus Orbiter and Probe,UOP)。就像早期的伽利略号和卡西尼号探测器一样，UOP 由轨道飞行器和大气探测器组成，其中大气探测器将扎进天王星，为科学家提供更多探测信息。理想情况下，UOP 将在未来十年内建成，并在 2032 年结束的窗口期内发射升空，利用木星的引力辅助效应飞往天王星。

十年调查报告之所以选择天王星，是因为在此之前人类已经对气态巨行星木星和土星做了广泛研究，但只有旅行者号探测器造访过冰巨星。系外行星调查显示，海王星大小的行星在银河系其他地方很常见，相比之下天王星更有趣。科学家推测其在早期阶段曾遭到撞击，导致自转轴移动了近 90 度，而且恰好比海王星要近得多。

在预算充足的情况下，十年调查报告还建议对土卫二进行探索。科学家认为，土卫二的冰下海洋和间歇喷泉在不断将一些物质释放到太空中。土卫二轨道飞行器将飞过这些间歇喷泉的羽流，分析成分，然后在星球表面着陆，整个计划将为期两年时间。报告建议在 2050 年之前及时发射轨道飞行器，届时土卫二轨道变化将为有间歇喷泉的南半球带来更多阳光。

对天体进行采样

科学家可以用各种科学仪器来深入研究返回地球的天体样本。受最近几次成功将样本带回地球的启发，未来十年将会有各种各样的类似任务。

其中将火星样本带回地球是首要任务。调查报告总结道：“这十年，美国国家航空航天局（NASA）机器人探索工作的最高科学优先任务应该是尽快将火星样本带回地球。”其中包括向火星发送设备，收集毅力号火星车目前采集到的样本，目前项目细节仍在制定当中。调查指出，人们普遍担心预算会随着时间推移而激增，因此建议将预算限制在 53 亿美元，在此之后应该获得额外资金。

调查报告还建议投资建造火星生命探测器，并在远离火星极地地区的冰层附近着陆。科学家已经确认那里有值得研究的冰沉积物。

报告还建议为探索月球打造一个类似的月球车以及样本返回计划，其中名为“耐力- A”的月球车将在月球南极的大型撞击坑中漫游，收集 100 公斤的月球样本，并通过 NASA 阿尔忒弥斯计划的载人登月任务将样本带回地球。而这部月球车本身有望通过 NASA 斥资 26 亿美元打造的商业月球有效载荷服务 (Commercial Lunar Payload Service) 抵达月球。

在中等规模的“新边疆”项目方面，调查报告认为新增预算可以支持至少一个或两个任务，其中包括将一颗彗星、谷神星或特洛伊小行星的样本送回地球。

而其他选择还包括向土卫六发射轨道飞行探测器，并在土卫二轨道飞行器前往目标天体之前执行多次飞越任务。除了探索土星，科学家还可以选择在月球上安装地球物理监测网络或在金星表面部署着陆探测器。

不只是科学研究

调查报告还研究了预算情况，考虑预算增长无法赶上通胀速度时可能需要削减哪些开支。NASA 行星科学部已经将研究分析方面的资金调到预算的 10% 以下，调查报告认为，这可能会导致 NASA 无法从部署的硬件中获得完整分析结果。

最后，调查报告还提到了行星防御。十年调查报告建议启动一项调查任务，确定可能构成威胁的近地天体。此外调查报告还建议开发新技术，以便发现真正维修时能快速进行干预。