NASA行星科學(xué)部主任吉姆?格林(上圖)8月24日介紹說：“NASA已啟動(dòng)對(duì)天王星或海王星探測(cè)任務(wù)的初步研究。”

近日，美國(guó)宇航局NASA要求科學(xué)家評(píng)估如何設(shè)計(jì)探索天王星與海王星的探測(cè)器，這也是人類在太陽(yáng)系內(nèi)僅剩的尚未以環(huán)繞方式探測(cè)的兩顆行星，而冰巨行星(天王星和海王星)的探測(cè)任務(wù)在未來(lái)20年是NASA探測(cè)任務(wù)清單的前幾名。

在1986年1月與1989年8月旅行者2號(hào)近距離飛掠過天王星與海王星后，人類已有三十年沒有造訪這兩顆太陽(yáng)系最遠(yuǎn)的行星了，關(guān)于天王星與海王星的高清圖像資料也是由那次飛掠提供的。但現(xiàn)在，以環(huán)繞方式對(duì)這兩顆遠(yuǎn)日行星進(jìn)行詳細(xì)探測(cè)的計(jì)劃被提上日程，并且是未來(lái)20年NASA行星科學(xué)探測(cè)的重要目標(biāo)之一。

探測(cè)器預(yù)計(jì)在2020年代末或2030年代初發(fā)射，噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室JPL將著眼于研究這兩顆冰巨行星的結(jié)構(gòu)和成分，衛(wèi)星系統(tǒng)等。

 

 

旅行者2號(hào)1986年1月拍攝的天王星，這也是人類迄今唯一一次對(duì)天王星的造訪

行星科學(xué)部主任吉姆·格林介紹說：“探測(cè)器研制的重點(diǎn)是設(shè)計(jì)成一個(gè)通用的平臺(tái)，這樣可以同時(shí)開發(fā)出兩個(gè)相似的航天器分別前往天王星與海王星，預(yù)計(jì)每個(gè)探測(cè)器將花費(fèi)20億美元。”但是格林說，科學(xué)家應(yīng)該有嘗試以更低成本研制出來(lái)的想法。在本周一，一個(gè)由NASA資助研究外行星的科學(xué)小組會(huì)議上，格林說：“我們需要確定一個(gè)大致的預(yù)算范圍。巨大的預(yù)算價(jià)格將是我們這項(xiàng)探測(cè)任務(wù)的一個(gè)巨大障礙。”美國(guó)大學(xué)天文研究協(xié)會(huì)執(zhí)行副主席海蒂·哈默爾說：“我們有重回外太陽(yáng)系進(jìn)行探索的強(qiáng)烈想法，但它是如此的艱難，我們正在努力使它更容易，變得不那么昂貴。”

這次評(píng)估也是讓天王星與海王星的探測(cè)任務(wù)從圖紙走向付諸實(shí)施的官方第一步，因?yàn)檫@將涉及到獨(dú)立的成本與技術(shù)評(píng)估，科學(xué)界的審查與聯(lián)邦預(yù)算等一系列的流程，這將需要多年的努力。評(píng)估結(jié)果將在2020年代初提交給美國(guó)國(guó)家研究委員會(huì)NRC的科學(xué)家小組，國(guó)家研究委員會(huì)每十年舉行一次會(huì)議，討論未來(lái)十年內(nèi)最優(yōu)先考慮的行星科學(xué)研究，并最終發(fā)布一份報(bào)告供NASA參考，而宇航局將遵循該報(bào)告的建議實(shí)施計(jì)劃。

 

 

旅行者2號(hào)1989年8月拍攝的海王星，這也是人類迄今唯一一次對(duì)海王星的造訪

冰巨行星的探測(cè)計(jì)劃將是一項(xiàng)花費(fèi)數(shù)十億美元的旗艦級(jí)任務(wù)，將與探索土星的卡西尼-惠更斯號(hào)和最近剛批準(zhǔn)的探測(cè)木衛(wèi)二的任務(wù)同級(jí)。而目前美國(guó)航天局的預(yù)算無(wú)法同時(shí)支持兩項(xiàng)旗艦級(jí)的行星科學(xué)任務(wù)，因此在木衛(wèi)二探測(cè)器發(fā)射的2022年前，宇航局將沒有更多精力投入在天王星和海王星的任務(wù)上。在2011年NRC發(fā)布的調(diào)查報(bào)告里，美國(guó)宇航局最近十年首要的行星科學(xué)目標(biāo)是火星取樣返回與木衛(wèi)二探測(cè)任務(wù)。

天王星探測(cè)計(jì)劃在2011年NRC的調(diào)查報(bào)告里位列第三，它最終能否被宇航局批準(zhǔn)實(shí)施將取決于下一個(gè)十年NRC的報(bào)告。與冰巨行星探測(cè)計(jì)劃同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)的項(xiàng)目還有土衛(wèi)六探測(cè)計(jì)劃、金星著陸器或漫游車、火星取樣返回，宇航局也要求這些項(xiàng)目做相應(yīng)的評(píng)估研究，不過目前冰巨行星的探測(cè)計(jì)劃更有優(yōu)勢(shì)。

 

 

2011年美國(guó)國(guó)家研究委員會(huì)NRC發(fā)布的調(diào)查報(bào)告里，天王星軌道器的概念圖

天王星與海王星距離太陽(yáng)十分遙遠(yuǎn)，天王星距離太陽(yáng)約28.8億千米，是木星到太陽(yáng)距離的4倍，海王星距離太陽(yáng)約45億千米，而木星軌道已是探測(cè)器使用太陽(yáng)能的極限。天王星與海王星探測(cè)計(jì)劃的軌道器將依靠以钚作為燃料的核電池RTG供電，聯(lián)邦政府將提供生產(chǎn)這些核電池的資金保證。這種核電池通過熱電偶裝置把放射性同位素钚-238衰變產(chǎn)生的熱直接轉(zhuǎn)換為電能來(lái)提供給探測(cè)器的各項(xiàng)儀器設(shè)備使用，它已被應(yīng)用在新視野號(hào)，卡西尼號(hào)與好奇號(hào)火星車上。

噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(JPL)評(píng)估的其他目標(biāo)包括評(píng)估如何能讓天王星與海王星的探測(cè)受益于先進(jìn)的傳感器技術(shù)，如小型儀器和高分辨率相機(jī);還包括未來(lái)NASA最強(qiáng)大的火箭太空發(fā)射系統(tǒng)SLS能否在允許的時(shí)間內(nèi)將探測(cè)器可靠地送抵天王星和海王星，它們也可能用一枚更小的火箭發(fā)射。美國(guó)宇航局還責(zé)成JPL確定國(guó)際合作伙伴如何參加該計(jì)劃，并建立天王星與海王星項(xiàng)目的科學(xué)團(tuán)隊(duì)。

在今年新視野號(hào)飛掠冥王星之后，科學(xué)家們認(rèn)為派出探測(cè)器前往這兩顆遠(yuǎn)日行星是合乎邏輯的下一步，因?yàn)樵?011年信使號(hào)進(jìn)入環(huán)水星軌道后，太陽(yáng)系八大行星就只有天王星與海王星還未有以繞飛的方式進(jìn)行詳細(xì)的探測(cè)，而上一次人類造訪這兩顆行星是旅行者2號(hào)以飛掠的方式探測(cè)的，只是匆匆一瞥，這對(duì)兩顆直徑是地球四倍的大行星而言顯然是不夠的，而且那是在20世紀(jì)80年代，已經(jīng)過去了近三十年。

太陽(yáng)系外的四顆巨行星分為兩類，一類是以木星和土星為代表的氣態(tài)巨行星，一類是以天王星和海王星為代表的冰巨行星。這兩類行星的主要差異是：木星與土星的主要成分是氫和氦，而天王星與海王星主要由氨、水和甲烷等比氫和氦更重的物質(zhì)組成。氣態(tài)巨行星的質(zhì)量90%以上都是氫和氦，而天王星與海王星只有20%是氫和氦。因此探測(cè)天王星與海王星，研究為什么這兩顆行星與木星土星有如此大的差異非常有科學(xué)價(jià)值，對(duì)人類了解太陽(yáng)系行星形成過程非常有幫助;而天王星高達(dá)97.77°的轉(zhuǎn)軸傾斜與被海王星俘獲的太陽(yáng)系最大逆行軌道衛(wèi)星海衛(wèi)一也是科學(xué)家們非常感興趣的。

本文來(lái)自：逍遙右腦記憶 http://www.yy-art.cn/gaozhong/368048.html

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