想研究神秘的金星,机器人气球是个好选择

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2021-05-22 17:26

北京时间 5 月 18 日消息,宇宙中,金星尤其神秘。这个距离我们最近的行星邻居可能起初看起来和地球没什么两样,但是渐渐地这两颗行星的发展轨迹越来越不同。有一些航天器曾试图从轨道上研究金星,也有一些甚至得以着陆到金星表面进行探索。即便如此,我们对金星的了解仍然十分有限。很多疑问仍有待解答,比如:金星上面现在有闪电、地震或活跃的火山吗?金星上的大气如何移动并与地表相互作用?金星的云层中是否可能存在生命?

▲机器人气球(航空机器人)或许可以同时对地面和大气进行科学测量

金星的表面干燥且贫瘠,笼罩在令人窒息的浓密且有毒的大气中,同时也被地狱般的热量炙烤着。放置在金星表面的仪器一般撑不过几小时,但轨道飞行器又难以在所有波长下捕捉到完整且详细的地表画面。然而,机器人气球(航空机器人),倒是可以无需承受地表的严酷环境,也可以不受轨道飞行器的限制,对金星开展一系列科学研究。

什么是航空机器人?

航空机器人,就是机器人气球。有些航空机器人可以通过充气或放气来调整高度,并通过自主制导系统在空中移动。金星上的航空机器人的气球直径可能达到 10 米左右,并携带超过 20 公斤的科学仪器。

类似 1985 年苏联制造的维加气球,航空机器人可以在金星大气中自在游走时,绘制该行星的地表特征、重力以及磁场。航空机器人也可以充当地基仪器和轨道航天器之间的中继站。当前,一些金星任务的设想包括即用作独立调查工具又充当支援设备的一个航空机器人。

地对空

空中气球是否可以检测到地面之下的地震活动呢?

由于金星地表和其浓密的大气之间有很强的联系,空中气球是有可能检测到地下的地震活动的。地下的地震活动会引起振动,振动又通过声波的形式在空气中向上传播。然后,气球上携带的仪器便可以测量和解码这些检测到的振动波。目前,已经有数个团队正在地球上测试“次声波”技术,以更好地了解如何在金星上使用该技术。

火山监测仪

金星上有许多火山和火山特征。但是如今金星上还存在活跃的火山活动吗?这是金星的许多重要未解之谜之一。不过,一个机器人气球网络或许可以解开这个谜团。如果金星上的任何火山活动发出轰隆巨响,这些响声会以声波地形式在大气中传播。然后,三个携带了次声麦克风的航空机器人可以对信号做三角测量,并确定火山活动的位置,最后交由轨道卫星进行研究。

云层之中

金星的低层和中层大气中的云层,可能是微生物的主要栖息地。金星云层的温度在 0 摄氏度到 60 摄氏度之间,大气压为地球海平面大气压的 0.4 到 2 倍。云层中还有气溶胶和液态水滴。假如携带合适的分析仪器,飞行高度在 50 公里左右的航空机器人应该可以测量云层中的化学成分,同时收集气溶胶或水滴样本。机器人四处移动的时候,也可以描绘出化学物质和潜在生命在三维空间中的变化。

友好的天空

穿越金星的大气中可以为实地研究提供千载难逢的机会。光谱仪可以以前所未有的细节水平,测量大气化学成分。气球可以绘制金星的 3D 风图,测量大气温度和压力,以及阳光如何穿透大气抵达地表,还有重力波和行星波如何在空气中传播。所有这些测量对航空机器人的导航以及解读金星上的其他发现(无论是基于气球或其他设备),都至关重要。

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