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科學報 科學文摘 宇宙

木衛二海洋生命探測器——冰下探索浮力漫遊車


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更新日期:2022323
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並非所有的巡航設備都是為了在像火星這種天體表面運行而設計的。如果我們要探索土衛二,木衛二這種水系行星,那麼開發一種可以在水中運行的巡航設備是必不可少的。

圖解:火星表面是陸地。

這種巡航設備叫做冰下探索浮力漫遊車(以下簡稱“漫遊車”)。

它並不是遊泳或者潛水類的機器。漫遊車是倒著在冰下行駛的。因為可以浮起來,所以它會抵著冰的下表面。

圖解:木衛二又稱為“歐羅巴”,在直徑和質量上是木星的第四大衛星。
冰下探索浮力漫遊車現在南極洲的澳大利亞凱西研究站。操作員會對它進行一些測試,測試它的耐力,這樣就可以預測未來它在像木衛二這樣冰凍的海洋星球上做任務時的表現。測試的關注點是冰水接觸處。

冰下探索浮力漫遊車在阿拉斯加的一個湖裏。(美國航天局/噴氣推進實驗室)

冰水交界處是很重要的,因為像木衛二這樣的星球,交界處有非常活躍的化學物質,某種程度上可能是因為溶解的雜質在水變成冰的過程中會析出。

像地球這種有生命的星球,在這些交界處生命也會格外的多。通過冰下的地形,科學家們也可以學習到很多東西,包括冰是如何形成的。並且無論是從生物進化過程還是地理形成過程,冰都可以作為氣體追蹤器。

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噴氣推進實驗室的凱文漢德是漫遊車項目中的首席科學家。漢德和科學界的其他人認為:太陽系中月球海洋是最可能找到生命存在的地方。可潛水的機器人在探索過程中間起著重要的作用。

漢德說到:“寬廣海洋上覆蓋的冰就像是進入海洋的窗戶,冰的化學成分可以養活海洋中的生物。在地球上,覆蓋在極地海洋上的就是起著這樣的作用。我們的團隊對冰水交界處發生的事情特別的感興趣。

但是交界處是很難探索到的,潛水機器人並沒有用。

首席工程師安迪克拉斯說到:“我們發現生物總是生活在海底或者冰水交界處。大部分的潛水機器人很難探究到這個區域,因為海洋洋流可能會摧垮他們,或者是固定在某個位置的耗能過大。”

漫遊車可以用浮力來固定在冰上面,並且不會受到大多數的洋流影響。此外,它能夠很安全的進入休眠模式,在需要測量時啟動。這就使得它可以在水下環境觀察數月。漫遊車一米長,配有兩個輪子。
它在冰的下表面行動,當然還配有相機,燈光和通信設備。它還可以攜帶一些科學儀器,當然前提是首次測驗能夠順利進行。

漫遊車可以從冰下傳遞信息給基站,最終信息會傳給噴氣推進實驗室,在上次北極的測試中,它有一段時間沒有被拴住。但是在接下來的南極測試中,它會全程被栓著。

丹布拉德福德是這個項目的機械工程師。在一篇報道中,他提到:“漫遊車將會攜帶科學儀器來測量生命存在的相關參數,比如:水中的溶氧量,含鹽量,壓力和溫度”。

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如果早期的檢測能夠成功的話,他就會給它安裝上科學儀器。

對木衛二或者土衛二上面的生命是否存在以及存在的形式一無所知。雖然我們也不知道如何證明這些,但是我們還是得著手開始研究。布拉德福德補充到:“一旦我們到了那裏,像在地球上一樣,我們只知道檢測是否有生命的存在,並不能分辨不同的生命。”

科學家也有探索月球冰洋的其他想法。但是像漫遊車這樣的機器面臨的棘手問題就是冰太厚了。

在木衛二上,海洋在厚度可達30公裏冰層之下,在南極洲的測試中,團隊會在冰上面鑽個洞,然後再把漫遊車放下去。

考慮到探索可能遇到的挑戰,初步的想法是用核動力隧道機器人探索木衛二冰層下的海洋。核能隧道機器人散發的熱能可以將冰融化,這樣就可以自主的通過這個洞

(美國航天局)

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一旦打通,就可以發送其他的機器去探索。雖然理論上這個機器可以是航潛器,但是漫遊車這類設備可能更現實。

海洋低溫機器人概念,一個能夠穿透水冰的機器人。(美國航天局)

這次在南極測試的目的是想要讓漫遊車能夠一次在水下待上數月。團隊接下來要研究的是:如何讓機器擺脫範圍的限制,去探索更深的地方。

雖然真正要去木衛二做任務的時間還沒有確定,但是可以確定的是:漫遊車會參與美國宇航局2020年中旬的木衛二的快帆任務。

圖解:NASA正式批准木衛二快帆深空任務,它將對木星最大的衛星之一--歐羅巴展開詳細調查

漫遊車會幫助我們仔細的觀察木衛二,也可能能夠幫我們確定木衛二上是否有生命,以及確定後續探測是不是繼續用漫遊車這類設備。

參考資料

1.維基百科全書

2.天文學名詞

3. EVAN GOUGH-夢醒

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