SpaceX将执行核动力直升机蜻蜓号承载任务，探索生命存在的可能性

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SpaceX 将执行备受期待的土卫六探索器的承载任务。

图丨“蜻蜓号”渲染图（来源：NASA）

美国宇航局（NASA）近日宣布，计划于 2028 年 7 月发射“蜻蜓号”（Dragonfly）探测器，目标是土星的卫星泰坦（Titan）。这一任务将通过 SpaceX 的猎鹰重型火箭（Falcon Heavy）发射，开启一项前所未有的探索，旨在深入研究土卫六——这颗巨大的卫星的复杂大气、化学特性及其与地球生命起源的潜在关系。该固定价格合同价值约为 2.566 亿美元，其中包括发射服务和其他任务相关费用。


“蜻蜓号”是 NASA 首个核动力驱动的飞行器，其任务以美国宇航局和欧洲航天局的卡西尼-惠更斯号任务为基础。卡西尼号在 2004 年至 2017 年期间绕土星运行并掠过这颗环状行星的卫星，而惠更斯号则于 2005 年登陆土卫六。这两艘太空船共同绘制了土卫六的地图，研究了土卫六大气的成分，并发现了地表下存在水海洋的证据。而“蜻蜓号”将进一步深入探索这颗地球以外唯一已知的表面存在稳定液体的星球。

图丨土卫六“海岸线”全景图（来源：NASA）

土卫六的独特之处在于它拥有一种与地球早期相似的大气环境。土卫六的大气主要由氮气和甲烷组成，这与地球在生命诞生前的环境具有相似之处。地球早期的大气层缺乏氧气，甲烷浓度较高，并且阳光照射下，甲烷等气体分子会与紫外线反应，形成有机化学物质，这些物质可能为生命的起源提供了必要的化学基础。


尽管我们无法直接回溯到地球生命诞生的那一刻，但土卫六可以为我们提供一个类似的环境。科学家相信，在土卫六的环境下，甲烷等有机分子的存在可能与生命起源的早期化学反应有关。因此，“蜻蜓号”的主要任务之一是研究这些有机物的形成和变化，探索有关地球生命起源的新线索。


“蜻蜓号”将深入分析土卫六的大气成分，特别是其中的甲烷和其他有机分子。它的目标是通过探测这些分子的存在和反应，揭示土卫六是否具备类似地球早期环境中生命起源所需的条件。

图丨“蜻蜓号”飞行效果动画（来源：NASA）

该航天器将飞越土卫六的湖泊、河流、沙丘和冰冻的山脉等地质，在飞行过程中，通过多光谱成像仪、气体分析仪、化学分析仪等多种科学仪器对其表面和大气进行详细分析，特别是通过化学分析仪研究表面沉积物中的有机化合物，这些有机物的构成和演化可能有助于我们寻找生命起源的蛛丝马迹。


除了研究土卫六上生命起源前的化学过程之外，“蜻蜓号”将寻找土星卫星上是否曾存在过以水为基础或以碳氢化合物为基础的生命的化学迹象。


与地球不同的是，土卫六的液态溶剂并非水，而是液态甲烷和乙烷。尽管环境极为不同，“蜻蜓号”的研究将帮助科学家理解这些化学过程与我们所知道的生命形式的异同，甚至可能揭示一种完全不同于地球生命的新型生命形式。这些研究不仅有助于我们理解土卫六的独特环境，还可能为我们打开理解宇宙中其他生命形态的视野，尤其是那些可能在不同环境条件下发展的生命。


由于土卫六的特殊环境，“蜻蜓号”的设计不同于传统的行星着陆器。其体积约为一辆小型汽车大小，拥有四个手臂，每个手臂上都配备了两个旋翼，旋翼的设计使蜻蜓号能够在土卫六表面进行短途飞行，并在多个地点进行科学探测。由于前往土卫六的单程光信号传输时间超过一小时，因此，“蜻蜓号”必须能够自动进行飞行，每次飞行都经过所提出的规划，并且完全依赖自主系统来执行。

图丨“蜻蜓号”的降落过程（来源：NASA）

土卫六的引力大约是地球的七分之一，低于月球的引力，这使得“蜻蜓号”能够轻松飞行。同时，土卫六的稠密大气层大约是地球大气密度的四倍，地球本身上一米水深的压力，这为飞行提供了理想的条件。较高的空气密度和较低的重力共同作用，使得“蜻蜓号”能够以较低的能量消耗飞行。


通过这种设计，“蜻蜓号”可以覆盖大范围的区域，收集不同地质环境中的样本，为科学家提供多角度的分析数据。这种灵活的飞行能力是土卫六表面复杂地质环境中最有效的探测方式，尤其是对于在甲烷湖泊或乙烷海洋等极端环境中进行科学实验。


为了保证“蜻蜓号”能够在土卫六的极端寒冷环境中稳定运行，NASA 为其配备了核动力系统。土卫六距离太阳较远，太阳能的辐射无法提供足够的能源支持探测器的运行，因此，NASA 决定使用放射性热电发生器（RTG）作为“蜻蜓号”的电力来源。


RTG 通过铀衰变释放的热量转换为电能，能够提供稳定、持久的电力支持。由于土卫六的低温环境，RTG 系统是唯一能保证“蜻蜓号”在长期任务中持续运行的能源来源。


借助这一系列设计，“蜻蜓号”将完成多次飞行任务，并在土卫六表面执行 2.5 个地球年的科学采样和分析。


在经历了延误和成本增加等几次波折后，如今“蜻蜓号”的前途终于更为明朗，期待它为探索宇宙中生命存在的可能性带来新的突破。


参考资料：
1.https://www.nasa.gov/news-release/nasa-awards-launch-services-contract-for-dragonfly-mission/
2.https://www.space.com/space-exploration/missions/spacex-falcon-heavy-rocket-will-launch-nasas-epic-dragonfly-mission-to-saturns-huge-moon-titan-in-2028
3.https://www.planetary.org/space-missions/dragonfly
4.https://dragonfly.jhuapl.edu/News-and-Resources/docs/34_03-Lorenz.pdf


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