人类未来的金星探测之旅

文摘 2024-11-11 00:43 中国

“人类未来的金星探测之旅”

金星曾经有20亿年存在液态水

金星是一个极端的星球，它的表面温度足以熔化铅，气压会在几秒钟内将人压垮，大气层中充满了浓厚的硫酸云。然而，金星也是我们最近的行星邻居，其大小和成分与地球极为相似，是我们能够近距离研究的唯一另一颗类地行星。

尽管今天金星似乎不适合居住，但科学家们认为它可能并非一直如此，研究表明金星表面可能存在液态水长达20亿年，比火星的时间要长得多，火星的水存在时间只有3亿年左右。

了解金星，能让我们更好了解地球未来的可能

了解金星为何会经历如此剧烈的气候变化可以揭示地球潜在未来的线索，以及是什么使得我们的星球在维持生命方面如此独特。金星还可以让我们了解太阳系以外的行星，许多围绕遥远恒星运行的系外行星都有与金星相似的大气层和大小，通过研究金星，我们可以对这些遥远的世界以及使行星宜居的因素有新的认识。

上世纪70-80年代，苏联发射一系列金星探测器

但到目前为止，我们对金星的了解大部分来自于苏联在金星上的一系列短暂登陆。这些探测器于上世纪70年代和80年代发射，其中许多成功到达金星表面，但它们都没有运行超过几分钟就屈服于恶劣的环境。

1990s，NASA的Magellon拍摄了金星表面

美国宇航局在90年代初利用麦哲伦轨道器对金星进行了调查，并首次成功拍摄了金星的整个表面，但三十年前的技术无法提供现代科学家所追求的对金星的深入了解。

印度、欧洲和美国，将联手探索金星

考虑到这一点，21世纪的三大航天机构—印度、欧洲和美国正为金星探索的新时代做好准备。这些任务共同合作，有望揭开金星的神秘面纱，为我们长期未曾了解的这颗行星绘制一幅全面的图景。

印度VOM探测器计划2028年3月发射

印度的金星轨道飞行器任务（VOM）计划于2028年3月发射，印度最强大的火箭LVM-3将把探测器送上大约112天的旅程，VOM将于2028年7月抵达金星。

到达金星后，它将进入一个高度椭圆的轨道，该轨道最接近地表500公里，最远延伸60000公里。使用一种称为空气制动的技术，航天器通过掠过金星上层大气逐渐减速，VOM最终将进入一个适合科学研究的稳定低轨道。

VOM携带的测试设备

VOM 将携带十几种先进仪器，如金星合成孔径雷达，这种雷达将以高分辨率绘制金星表面地图，捕捉小至20至30米的地貌特征。它将使科学家能够透过厚厚的云层观察山脉、山谷和火山特征。

金星表面发射率和大气测绘仪，该仪器将研究该行星大气的成分，绘制火山热点图并识别任何痕量的水蒸气。

地下探测器，这将是第一个出现在金星岩石地壳之下的雷达，可能揭示古老的撞击坑或隐藏的盆地，可以告诉我们这个星球的早期历史。

高光谱红外成像仪，通过观察红外光谱中的特定波长，该成像仪将识别火山热点和潜在的活跃熔岩流。

利用这些工具，VOM将帮助科学家拼凑出金星的地质历史和塑造金星的过程的清晰画面，例如发现活火山可以解释金星如何维持如此浓厚的大气层，如果某些岩石中含有只有在有水的情况下才能形成的矿物质，那么就可以证实金星曾经有过海洋，这将挑战我们对类地行星如何演化的理解。

ESA的EnVision任务

ESA的展望任务EnVision，计划于2030年代初发射，旨在通过研究金星表面并深入调查其内层，将金星研究提升到一个新的水平。借助先进的雷达和光谱仪，EnVision将比以前的任务更深入地观察金星，调查金星的地质、大气和火山活动。此次任务将遵循与印度VOM类似的轨道，但一旦进入轨道，EnVision将专注于一些独特的研究领域。

EnVision的设备

EnVision的有效载荷包括几种专门设计用于深入研究金星表面和内部过程的工具，例如合成孔径雷达SAR。与 VOM的雷达类似，EnVision的SAR将以不同的波长绘制地表地图，捕捉高度详细的图像，揭示行星地貌的形状和结构。这种雷达在探测构造和火山特征方面特别有效。

红外和紫外光谱仪，这些光谱仪用于探测大气和地表的化学特征。它们将检查云层，寻找二氧化硫等火山气体的迹象，因为金星大气的某些部分允许红外光逃逸，红外光谱仪也将能够探测到矿物质和表面岩石成分。

探地雷达将与SAR协同运行，该工具将深入地表之下，分析金星的内部结构。它将寻找地下撞击盆地等地下特征，为可能塑造金星表面的古代撞击提供线索。

以先前的任务数据为基础

EnVision将以先前任务收集的数据为基础，包括印度的VOM。通过研究金星表面岩石的化学成分并寻找活跃的火山气体，EnVision可以回答有关该星球气候历史和火山活动的关键问题。

如果EnVision发现表面最近因火山或构造活动而重塑，则表明金星的地质活动仍然活跃。这将从根本上改变我们对这颗星球的理解，表明即使没有构造板块，金星的内部过程也与地球相似。

NASA的Davinci任务，计划俯冲到金星表面

NASA的Davinci任务（金星深层大气稀有气体化学和成像任务调查），旨在近距离研究厚厚的金星大气层。与绕金星运行的VOM和EnVision不同，达芬奇号的设计目的是垂直俯冲到金星表面，使其成为自1980年代以来第一个直接对金星厚云层进行采样的探测器。

预计于2029年发射的达芬奇号将耗时约6个月到达金星，在那里它将释放一个装有先进科学仪器的球形下降探测器。

达芬奇的探测工具

达芬奇号的探测器装载了专门为应对金星大气恶劣条件而设计的工具。它的质谱仪工具将测量金星大气中的气体成分，重点关注氩和氙等稀有气体，通过研究这些气体，科学家希望了解金星大气在数十亿年间是如何形成和演化的。

可调激光光谱仪将寻找特定的气体，例如水蒸气和二氧化碳，这些气体可以提供有关过去火山活动的见解。它还将寻找磷化氢的存在，磷化氢是一种已知在低氧环境中由生物生命产生的气体。

下降相机在下降过程中，达芬奇相机将捕捉金星表面的高分辨率图像，提供前所未有的山脉、山谷和古河道等特征景观。

达芬奇将重点研究大气层

当达芬奇号穿过金星大气层时，它将实时收集温度、压力和气体成分的数据。这些测量数据将使科学家能够逐层研究该星球的大气层，有助于揭示气候是如何演变成如此极端的。

质谱仪对稀有气体的分析将为金星如何失去水分提供线索，而激光光谱仪对磷化氢的搜寻则可能重新引发对金星大气中是否存在生命的可能性的争论。

总之，达芬奇的观测结果将填补我们对金星理解的关键空白，补充VOM和EnVision收集的数据。

三方协同，创造对金星的多维度理解

由印度、欧空局和美国宇航局领导的任务旨在共同努力，创造对金星的多维度理解。每个任务都有自己独特的方法。VOM将从轨道上绘制金星表面和大气层地图，EnVision将深入研究金星的地壳和大气层，而 Davinci将直接潜入云层，直接采集金星大气层样本。这些任务将共同为科学家提供金星的全面图像，从炽热的表面到高空盘旋的酸性云层。

这些任务收集的数据将使科学家能够对同一地区的不同观测结果进行比较。例如，VOM和EnVisions拍摄的金星表面雷达图像可以结合起来使用，以创建高分辨率3D地图。同时，Davinci的大气数据将为EnVision和 VOM的云层结构和化学成分观测提供背景信息。

这种协调一致的方法将揭示金星的过去和现在，这是任何单个任务都无法做到的，它向我们展示了行星如何演化，为什么它们会变得宜居或不适宜居住，以及维持生命的必要条件。

为预测地球未来提供蓝图，帮助了解类地行星

了解金星的演化可以为预测地球的未来提供蓝图。金星的极端温室效应，由二氧化碳推动，可以警告如果一颗行星的气候失控，将会发生什么。这项研究还可以帮助科学家更好地了解系外行星，即围绕其他恒星运行的行星，其特征与金星或地球相似。

随着科学家发现更多具有稠密大气层的地球大小的系外行星，来自金星的发现可能会重新定义我们如何理解银河系的宜居性。

VOM任务、EnVision 和 Davinci代表着人类为揭开金星的秘密而做出的努力，为了解包括地球在内的行星如何随时间变化提供了重要见解。

http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzkzODQyNzg3Mg==&mid=2247505533&idx=1&sn=82d69e1d6b6c78a0fae2aa2a176dfcc9

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