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下一次去哪?金星、木卫一,还是海卫一?

2020-08-23

近日,NASA公布了下一届“发现”级项目(Discovery Program)的四个候选任务[1]。

(图片来源:NASA)

说到NASA的“发现”级项目(Discovery项目),可能大家并不陌生。许多我们熟知的太空探测任务,都出自Discovery项目。

(图片来源:NASA)

发射于2018年,如今正在火星上探测火震、艰难打洞的“洞察号”火星着陆器,是当选于2012年的Discovery项目任务。(戳:NASA洞察号发射升空:火星探地黑科技太阳系的时光机、有惊无险成功着陆火星!你好呀,洞察号!

洞察号在火星上的工作示意图(图片来源:NASA) 

发射于2007和2009年,但几乎同时在2018年底结束任务的黎明号(Dawn)小行星带探测器和开普勒号(Kepler)系外行星探测器,是2001年当选的Discovery项目(详见:NASA黎明号结束任务:再见,小行星带的穷游博主!再见开普勒,感谢你告诉我们不孤独)。

黎明号(左)和开普勒号(右)探测器示意图

(图片来源:NASA)

计划于2021和2022年发射的小行星探测任务露西号(Lucy)和灵神号(Psyche)探测器,则是最近一届(2017年)刚刚当选的Discovery项目[2]。

第一艘即将探索木星特洛伊小行星的露西号(左)和第一艘即将探索金属小行星(灵神星)的灵神号(右)假想图(图片来源:Credits: SwRI and SSL/Peter Rubin)

Discovery项目,是如今的NASA按照规模大小来划分的一类深空探测项目,属于三大梯队之一:

  • 大型:“旗舰”级项目(Flagship Program)

  • 中型:“新疆界”级项目(New Frontiers Program)

  • 小型:“发现”级项目(Discovery Program)

三者各自有着不同的官方指定目标和侧重,具体说起来好像很复杂的样子。

但是!其实,简单来说就是预算的不同……

只需要记得Discovery项目最穷就完事儿了。PS:旗舰级除了深空探测项目之外,还有天文等其他领域的探测任务,但新疆界和发现级任务都只有深空探测项目(图片来源:作者自制)

是的,Discovery项目主打成本低、周期短、见效快的小型项目,目前通常每个任务的预算不超过4.5亿美元(不包括发射和发射后的运营费用),设计寿命不超过36个月,探测目标精简明确。通俗来说就是:更快、更好、更便宜,有生之年还能再看几十个。

也正因为这样的指导方针,开始于1992年的Discovery项目至今已获批14个深空探测任务,其中11个任务成功开展,以极低的成本、极高的效率,大大增进了我们对太阳系内和系外诸多方面的认识。

目前所有获批的Discovery项目任务 整理:haibaraemily、编辑:尞祡

而近日NASA公布的下一届Discovery项目的四个候选任务,包括海卫一探测任务TRIDENT、木卫一探测任务IVO和两个金星探测任务DAVINCI+和VERITAS。通常我们以小行星带为界把太阳系一分为二,内部的是内太阳系,外部的是外太阳系,这次的四个候选名单也很平均:两个外太阳系任务+两个内太阳系任务。

海卫一:犹抱琵琶半遮面

1846年10月10日,仅仅在德国天文学家约翰·伽勒(Johann Galle)发现海王星的17天后,英国天文学家威廉·拉塞尔(William Lassell)发现了海王星最大的卫星——直径2700公里的海卫一(Triton)。

在太阳系的所有大卫星里,海卫一其实挺特别的。

海卫一的轨道面不在海王星的赤道面上,两者夹角高达23度,而且,海卫一还是逆行的!也就是说,它的公转方向和海王星的自转方向相反——这些都让天文学家们怀疑,海卫一并不是海王星亲生的,而是从柯伊伯带天体里捕获来的[3]。然而,正如我们曾经介绍过的木星和土星卫星那样,通常只有个头很小的不规则卫星才会这样,但海卫一又完全不是——它个头很大,直径大约是地球的五分之一,比冥王星还大一点。也就是说,如果海卫一真的来自柯伊伯带,那它不仅可能保留着柯伊伯带天体化学成分,还可能体现了被海王星的潮汐加热所塑造的地质特征,还可能是太阳系里最大的一颗捕获卫星。

海卫一相对于海王星的轨道。(图片来源:维基)

然而,直到1989年8月25日,人类才第一次近距离看到了这颗卫星表面的样子这一天,跋涉了12年的旅行者2号探测器,终于迎来了和海王星短暂的擦肩而过——旅行者2号飞掠了海王星,也飞掠了海卫一。

行星科学家Paul Schenk用旅行者2号拍摄的影像重建了当时飞掠海卫一的场景(视频来源:NASA/JPL-Caltech/Lunar & Planetary Institute [4])

这短暂的擦肩而过,只让旅行者2号看到了海卫一的半面。由于海卫一的自转很慢(近6天才能自转一周),而旅行者号是飞掠任务,无法停留,所以无奈错过了海卫一当时处于夜半球的那半面(北半球的大部分区域)。

责任编辑:郭旭晖 龚丽华
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