想探索外星海洋?看这些探测器如何大显神通( 二 )


“潜艇移动时, 所有气泡可能会在潜艇的末端汇集 。 螺旋桨再怎么转, 潜艇都动弹不得, 只能留在原处转个不停 。 ”哈特维格指出, “这对地球上的潜艇来说无关紧要, 因为溶解在水中的空气极少 。 但土卫六上就麻烦得多了, 因为那里的液体温度更低, 溶解在其中的气体也就更多, 因此会有更多气体析出 。 ”
既然我们不知道土卫六海洋的具体成分, 也就无从得知其中溶解的氮气含量 。 为更好地了解潜艇可能遇到哪些问题, 哈特维格和华盛顿州立大学的同事们在地球上“复原”了土卫六海洋 。 他们在实验舱中灌满比例不同的甲烷、乙烷和溶解氮气混合物, 温度和气压都接近土卫六的真实环境, 然后在其中放置了一枚小小的加热器, 模拟真实潜艇可能释放的热量 。
好消息是, 如果潜艇只是停下来收集样本, 也许用不着担心, 因为潜艇释放的热量不会导致过多气体析出、干扰仪器运作 。 但“螺旋桨的问题还没有完全解决 。 ”哈特维格指出 。 他打算用螺旋桨代替加热器重复这个实验, 看看在潜艇行驶过程中会产生多少气泡 。
准备送往土卫六的潜艇将和地球上的潜艇一样形状狭长 。 哈特维格表示, 潜艇重量约2600磅(约合1.18吨), 长约20英尺(约合6米) 。 但它只有在返回海面时才能与地球通信 。 并且该潜艇要到2040年之后才能发射, 因为需要等到地球处于土卫六地平线上方时, 潜艇才能直接与地球联络 。
NASA还考虑发射一艘体积较小、呈乌龟状的潜艇 。 这艘“土卫六乌龟”潜艇(Titan Turtle)将配备一枚轨道探测器, 将信息转发回地球 。 它浸没在水中时仍可与地球进行联络 。 并且它不需要考虑地球所处位置, 因此可能早几年发射 。
哈特维格指出, 土卫六在海洋星球中可谓独树一帜 。 它是太阳系拥有液态海洋的星球中最容易到达的一颗 。 但土卫六潜水艇也能为其它探测器的设计提供灵感, 帮助我们在其它星球的冰层下方展开探测任务 。 “我一直将土卫六视作一名探路者 。 ”哈特维格表示 。
探索土卫六海洋可能使用的潜艇
在冰层下方探索
相比之下, 木卫二的海洋便显得“遥远”许多 。 木卫二的表面常年受木星强大的磁场辐射炙烤, 且温度低至零下173摄氏度, 海洋掩藏在平均厚度8至14米的冰层下方 。 由于木卫二的海洋由水构成, 这里被视作寻找生命、研究生命所需化学环境的绝佳目标 。
为突破木卫二的厚厚冰障, 科学家正在测试能够融化或凿开冰层、进入海中的机器人 。 这些机器人可携带潜水艇和能够在冰面下方行驶的漫游车, 或者能沉入海中、到达海床的登陆车 。 一旦触及水面, 这些探测器便可在0摄氏度左右的环境中运作 。 “这对我们的电子元件来说, 其实是一个相当舒适的环境 。 ”NASA喷气推进实验室工程师安迪·克莱什(Andy Klesh)表示, “稍微有点麻烦的是, 那里的水中含盐 。 ”
木卫二的海水可能和地球一样含有盐分, 甚至可能咸得多 。 喷气推进实验室行星科学家凯文·汉德(Kevin Hand)指出 。 “更有挑战性的是, 水中还可能还有硫酸 。 ”这意味着探测器的电子元件有可能受到腐蚀 。 此外, 机器人在海水中潜得越深, 遭受的压强便越大 。 海床处的压强可能接近地球马里亚纳海沟底部的水平 。
总而言之, 探索木卫二将注定是一次艰难之旅 。 “我们将面临深空探索和深海探索的双重挑战 。 ”克莱什表示, “太空中有真空, 冰层下有压强, 一路上还有辐射……冰层将保护我们不受辐射的伤害, 但到达那里之前, 沿途会吃不少苦头 。 ”

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