金星“维纳斯”时隔40年重回人类探索视野

l1078861445 · 发表于 2015-10-13 08:10:02

[paragraph]腾讯太空 40年前的这个月，前苏联的金星9号成功登陆金星并发回首张金星表面照片，这也是人类探测器首次在另一颗行星上成功着陆并发回照片。但是这颗行星非常不友好，简直像地狱一样，表面平均温度462 °C，地表气压是地球的92倍，高温高压只让这个着陆器工作了53分钟。
苏联人在1970至1980年代向金星表面发射了数个着陆器，甚至后来还发射了高空气球。除了气球在金星高层大气里飞行了两天外，在金星表面着陆的探测器最长工作时间也只有两个小时。而在近日美国宇航局公布的“探索”系列深空计划里，有两个金星探索项目成功进入下一阶段的筛选。
那么，我们现在能否做的更好？NASA格伦研究中心的科学家，兰迪斯•杰弗里（Geoffrey Landis）希望这三十年的新技术能够使探测器在金星表面生存的更久，获得更多的金星科学资料。
兰迪斯是格伦研究中心金星新概念探索计划的积极倡导者，他对与金星相关的生物学与大气飞行颇有研究。这些年他在做一些与金星相关的新概念探索研究，如打算利用金星表面风力进行移动的轮式风车“Zephyr”。最近，兰迪斯和他的同事开始为宇航局的“格伦极端环境平台(GEER)”工作，它大到能让航天器进行类似金星环境的测试。

另一幅金星13号拍摄的金星地表 (腾讯太空配图)

兰迪斯在接受采访时表示：“在金星着陆是非常困难的，金星表面温度甚至比家庭烤箱工作的温度都要高。探测器面临的一个关键挑战是传统的硅电子技术仪器将无法工作，它们会在金星表面高温，酸性的环境下分解。”
对此，他提出了几个解决的办法。金刚砂是一种具有高能隙的半导体，它在高温环境下有良好的性能；或者将探测器包在一个坚固耐压的轻质材料内，如钛制外壳。
未来的探测器或许完全可以选择不登陆的方式探索金星。在NASA的兰利研究中心，研究人员打算使用飞艇在金星大气约50千米高的地带飞行，这种飞艇甚至可以载人。
金星大气对流层和中气层边缘类似地球的对流层顶，高度大约50千米。根据麦哲伦号探测器和金星快车的观测资料，金星上空52千米到54千米处的温度在20 °C到37°C之间，而49.5千米处的气压则与地球海平面大气压相等。如果将载人飞艇送往金星大气，高50到54千米的地方将是最容易进行载人探测活动甚至殖民的地方。金星上水也恰好分布在这一带，而且这里的大气成分主要是二氧化碳，这意味着飞艇的气囊可以充氧漂浮在空中，因为氧气比二氧化碳轻。
兰迪斯说，金星是个神秘的星球，无论在哪种高度上研究都是有价值的，我们此前太关注火星却忽视了金星。金星的上层大气中充满可以吸收紫外线的颗粒，但是没人知道这些颗粒是什么。一些科学家推测，它们可能是金星上的微生物，金星生命可能存在于金星的上层大气中。而金星的低层大气很活跃，风速可达每小时数百公里，探测器得到这些数据可以让我们明白金星全球大气如何运作，更好地了解温室效应的影响。
今年1月，在金星轨道工作十年的欧空局“金星快车”已结束任务，而12月7日日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）的“拂晓号”将最后一次尝试进入环金星轨道，它也是人类第一颗金星气象卫星，2010年12月进入金星轨道失败。一旦12月初入轨金星成功，“拂晓号”将重点观测金星大气的“超自转”现象。金星大气风速极快，约4个地球日即可环绕金星一周，相比较金星自转则需要243个地球日。