挑战地狱般环境，NASA探测器计划穿越金星大气层

10月29日消息，美国国家航空航天局（NASA）计划于本世纪20年代末30年代初开展“金星深层大气惰性气体、化学和成像调查”(DAVINCI，Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble gases, Chemistry, and Imaging)任务。据悉，届时任务探测器将携带6部仪器穿越金星条件极端恶劣的大气层，帮助科学家绘制出迄今为止最详细的金星大气分层图。


图片来源：NASA
“达芬奇”任务探测器的主体是一个直径3英尺（约合0.9米）的球体，将于2031年中期借助降落伞穿越金星大气层。探测器携带了金星大气结构调查仪（VASI）和其他5部仪器。其中VASI能在下降过程中收集有关金星大气层温度、气压和风力的数据。
VASI科学负责人、马里兰州约翰·霍普金斯应用物理实验室(APL)行星科学家拉尔夫·洛伦兹（Ralph Lorenz）在一份声明中说：“金星的深层大气中有不少大谜团。”他说，“我们还没有得到这个谜团的所有细节信息，‘达芬奇’任务探测器将通过测量金星大气成分，同时测量接近金星地表的压力和温度，给我们提供更多信息。”
金星稠密的大气层中隐藏着很多秘密，其中包括大气层的组成，以及亿万年来金星上的许多火山如何影响大气。科学家将探测器送入金星大气层的关键目标之一是确定金星上是否仍有火山活动。探测器可以通过测量大气温度、风力和组成成分来进行分析。解决这些难题也可以让科学家从侧面了解地球持续的火山活动会如何影响地球大气层。
洛伦兹说：“我们所理解地球的长期宜居性取决于地球内部和大气的相互作用。”“我们大气中长期存在的丰富二氧化碳主要依赖于火山活动，这样才能让地球表面足够温暖，适合人类居住。”
“达芬奇”任务探测器研究金星的主要挑战之一是金星上的极端条件，其表面压力比地球大90倍，表面温度约为900华氏度(460摄氏度)。
任何探测器从轨道下降到金星表面的过程中，都必须先穿过金星上层大气中的硫酸云。硫酸云不透光，还会反光，其存在使得科学家从地球上观测金星变得很困难。
为了应对恶劣的大气环境，“达芬奇”任务探测器的降落球和传感器会被封闭在类似潜艇的坚固结构中。虽然整个球体可以承受强大气压，绝缘材质还能保护传感器免受金星地表附近高温的影响，但VASI仪器的传感器必须暴露在恶劣大气中才能工作。
“探测金星很困难。金星大气的环境恶劣，特别是在大气层较低时更恶劣，让设计仪器和支持系统非常具有挑战性。”洛伦兹说。“所有这些都必须受到保护，不受环境影响，或者能承受恶劣环境。”
当整个球体在金星大气中下落时，VASI仪器将通过一个装在细长金属管中的传感器来测量大气温度。当金星大气加热金属管时，传感器能测量并记录膨胀值，从而无需直接暴露在腐蚀环境中。
VASI仪器还会使用封装在探测器中的硅质薄膜测量金星的大气压力。薄膜一侧是真空环境，另一侧面对金星大气层。大气会对薄膜施压，薄膜的拉伸程度能够反映出金星的大气压力。
此外，VASI仪器利用测试速度和方向变化的加速计以及测量方向的陀螺仪来测量金星上的风力。“达芬奇”任务还会通过监测无线电波频率和波长的变化来跟踪金星大气中风速和风向的变化。
“达芬奇”任务计划于2029年发射升空。如果一切顺利进行，“达芬奇”任务的球形探测器将在2031年穿越金星大气层。
整个降落过程大约需要一个小时的时间。NASA科学家预计探测器可能会坠毁在金星表面。但如果探测器能成功降落，科学家准备用探测器在金星表面开展大约17分钟的科学研究。（辰辰）