10 月 29 日消息，美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）計(jì)劃于本世紀(jì) 20 年代末 30 年代初開(kāi)展“金星深層大氣惰性氣體、化學(xué)和成像調(diào)查”(DAVINCI，Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble gases, Chemistry, and Imaging) 任務(wù)。據(jù)悉，屆時(shí)任務(wù)探測(cè)器將攜帶 6 部?jī)x器穿越金星條件極端惡劣的大氣層，幫助科學(xué)家繪制出迄今為止最詳細(xì)的金星大氣分層圖。
“達(dá)芬奇”任務(wù)探測(cè)器的主體是一個(gè)直徑 3 英尺（約合 0.9 米）的球體，將于 2031 年中期借助降落傘穿越金星大氣層。探測(cè)器攜帶了金星大氣結(jié)構(gòu)調(diào)查儀（VASI）和其它 5 部?jī)x器。其中 VASI 能在下降過(guò)程中收集有關(guān)金星大氣層溫度、氣壓和風(fēng)力的數(shù)據(jù)。
VASI 科學(xué)負(fù)責(zé)人、馬里蘭州約翰?霍普金斯應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室 (APL) 行星科學(xué)家拉爾夫?洛倫茲（Ralph Lorenz）在一份聲明中說(shuō)：“金星的深層大氣中有不少大謎團(tuán)?！彼f(shuō)，“我們還沒(méi)有得到這個(gè)謎團(tuán)的所有細(xì)節(jié)信息，‘達(dá)芬奇’任務(wù)探測(cè)器將通過(guò)測(cè)量金星大氣成分，同時(shí)測(cè)量接近金星地表的壓力和溫度，給我們提供更多信息?！?/p>
金星稠密的大氣層中隱藏著很多秘密，其中包括大氣層的組成，以及億萬(wàn)年來(lái)金星上的許多火山如何影響大氣。科學(xué)家將探測(cè)器送入金星大氣層的關(guān)鍵目標(biāo)之一是確定金星上是否仍有火山活動(dòng)。探測(cè)器可以通過(guò)測(cè)量大氣溫度、風(fēng)力和組成成分來(lái)進(jìn)行分析。解決這些難題也可以讓科學(xué)家從側(cè)面了解地球持續(xù)的火山活動(dòng)會(huì)如何影響地球大氣層。
洛倫茲說(shuō)：“我們所理解地球的長(zhǎng)期宜居性取決于地球內(nèi)部和大氣的相互作用。”“我們大氣中長(zhǎng)期存在的豐富二氧化碳主要依賴于火山活動(dòng)，這樣才能讓地球表面足夠溫暖，適合人類居住?！?/p>
“達(dá)芬奇”任務(wù)探測(cè)器研究金星的主要挑戰(zhàn)之一是金星上的極端條件，其表面壓力比地球大 90 倍，表面溫度約為 900 華氏度 (460 攝氏度)。
任何探測(cè)器從軌道下降到金星表面的過(guò)程中，都必須先穿過(guò)金星上層大氣中的硫酸云。硫酸云不透光，還會(huì)反光，其存在使得科學(xué)家從地球上觀測(cè)金星變得很困難。
為了應(yīng)對(duì)惡劣的大氣環(huán)境，“達(dá)芬奇”任務(wù)探測(cè)器的降落球和傳感器會(huì)被封閉在類似潛艇的堅(jiān)固結(jié)構(gòu)中。雖然整個(gè)球體可以承受強(qiáng)大氣壓，絕緣材質(zhì)還能保護(hù)傳感器免受金星地表附近高溫的影響，但 VASI 儀器的傳感器必須暴露在惡劣大氣中才能工作。
“探測(cè)金星很困難。金星大氣的環(huán)境惡劣，特別是在大氣層較低時(shí)更惡劣，讓設(shè)計(jì)儀器和支持系統(tǒng)非常具有挑戰(zhàn)性?！甭鍌惼澱f(shuō)?！八羞@些都必須受到保護(hù)，不受環(huán)境影響，或者能承受惡劣環(huán)境?！?/p>
當(dāng)整個(gè)球體在金星大氣中下落時(shí)，VASI 儀器將通過(guò)一個(gè)裝在細(xì)長(zhǎng)金屬管中的傳感器來(lái)測(cè)量大氣溫度。當(dāng)金星大氣加熱金屬管時(shí)，傳感器能測(cè)量并記錄膨脹值，從而無(wú)需直接暴露在腐蝕環(huán)境中。
VASI 儀器還會(huì)使用封裝在探測(cè)器中的硅質(zhì)薄膜測(cè)量金星的大氣壓力。薄膜一側(cè)是真空環(huán)境，另一側(cè)面對(duì)金星大氣層。大氣會(huì)對(duì)薄膜施壓，薄膜的拉伸程度能夠反映出金星的大氣壓力。
此外，VASI 儀器利用測(cè)試速度和方向變化的加速計(jì)以及測(cè)量方向的陀螺儀來(lái)測(cè)量金星上的風(fēng)力?！斑_(dá)芬奇”任務(wù)還會(huì)通過(guò)監(jiān)測(cè)無(wú)線電波頻率和波長(zhǎng)的變化來(lái)跟蹤金星大氣中風(fēng)速和風(fēng)向的變化。
“達(dá)芬奇”任務(wù)計(jì)劃于 2029 年發(fā)射升空。如果一切順利進(jìn)行，“達(dá)芬奇”任務(wù)的球形探測(cè)器將在 2031 年穿越金星大氣層。
整個(gè)降落過(guò)程大約需要一個(gè)小時(shí)的時(shí)間。NASA 科學(xué)家預(yù)計(jì)探測(cè)器可能會(huì)墜毀在金星表面。但如果探測(cè)器能成功降落，科學(xué)家準(zhǔn)備用探測(cè)器在金星表面開(kāi)展大約 17 分鐘的科學(xué)研究。
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