NASA的下一个十年(译)

原文 MICHAEL ROSTON

从左起:木卫二;土卫六;火星上的的水手谷合成图;金星的拼接图

大多数人已经从人类第一次近距离观看冥王星的兴奋中冷静下来。NASA的下一个任务会是什么?在新视野号传回冥王星的照片之际,这个问题就自然浮现出来。(译者注:新视野号探测器于2006年发射,历时9年,于2015年7月14日,跋涉将近50亿公里后来到冥王星,人类终于完成了太阳系所有行星和矮行星的近距离探测。在探测完海王星后,两位年轻的科学家在电梯里面偶遇当时的NASA的主管,问到“为什么不去探测冥王星呢?”主管笑着说“因为你们没有人提!”,而现在,当这个梦想实现时,这些科学家也不再年轻了。)

在未来的几年,NASA会优先探索哪些领域?对此我们咨询了一些专家和纽约时报的读者。多达1600位读者分享了他们的设想和观点。一些反馈是严肃而且很有技术性的;一些则有点异想天开。比如来自布鲁克林的Carter Read提出,因为“查克·贝里是人类各种族中最棒的传播者”,不妨把他十年白金专辑中的声音录制成唱盘并发射到太空中。(在旅行者号的太空旅行中已经有一首查克·贝里的歌了。)

下面的是一些不错的观点,按照流行程度排列。或许NASA和那些负责拨款的议员们会洗耳恭听。

正好经过木星表面大红斑附近的木卫二。该影像是1979年3月由旅行者号航天器拍摄并拼接合成

木卫二,木星的月亮

“是否存在适合生命的原料”

对未来可能的太空之旅,天文学家Neil deGrasse Tyson给出了自己的答案。

在新视野号航天器飞越冥王星不久后,他这样说道,“我想到木星的那些冰状卫星上去冰钓,特别是木卫二”。所有反馈中,将近三分之一的读者支持这个想法。

“木星上的月亮中可能存在生命的必需材料,因而这也是激励读者支持一趟木卫二之旅的最强有力的因素。” Tyson博士和其他科学家已经在用这个想法挑逗大家。在夏威夷凯卢阿市的J.Gradie写到:

木卫二有着合适的搭配:(a)大量大量的水,(b)巨大的岩心中富含其他重要的宇宙化学元素,(c)液态水形成的海洋(覆盖在冰面下)还有(d)一个持续百万年的恒定能量源(潮汐加热)。所有的这些暗示,即使不是和地球的大洋中脊完全相同,也会有一个类似的海床环境。而且,我们知道沿着这个方向前进,陆续会有什么发现!

其他读者也提供了相似的,诗情画意的描述:

来自纽约的Peter Dermody写到:地球之外是否存在生命?要回答这个问题,所有的点点滴滴都应该汇集起来,而木卫二是最好的探测点。

读者不仅仅对围绕木卫二的探测充满热情。印度的Vivek Vankayalapati还希望提供一个针对深水区的潜水泵交通工具。他说,这样的一次任务带来的“不仅仅是庞大的科学数据,也会点亮奇妙和震撼的火花”。

这些读者是幸运的。NASA已经在研究探索木卫二的任务了,而且提供上千万美元的预算来筹划这个可以携带科学仪器的宇宙飞船计划,并设计了多个方案。计划在2020年代开启这次任务,可能不会发送一个潜水艇,无法到达木卫二冰面下,但却是一个开始。

左边是卡西尼号航天器在2004年十月所拍摄的土卫六的合成图图;右边拍摄的是土卫二南侧区域,可以看到冰粒子和水蒸气在以喷泉状喷发

土星的月亮

“生命可能存在于一个完全不同的化学圈。”

NASA下一个优先考虑的项目是什么?在时报读者中,支持率排第二的是土卫二和土卫六,土星的两个卫星。在对这个环状星球和它的卫星数十年的调查后,卡西尼号航天器的土星任务已经到了说再见的时候了。上百位读者鼓励大家注意着两个卫星,因为在太阳系中它们是潜在的可能存在生命的家园。(译者注:土星被认为太阳系最美丽的行星,土星环的形成也格外神秘,每年的土星冲日也是天文爱好者的一个大活动,而且据说此时肉眼也可能看到土星。)

很多读者对比了木卫二和土卫二,认为后者看上去更像是存在生命的候选项。NASA喷射推进实验室的J. Kent Wallace基于他的立场发言,解释为何相比土星环的研究,他更欣赏土卫二:

1)相比木卫二,冰冠更薄,2)相比木卫二,放射性环境更温和。但土星之旅花费的时间要比木星久,所以它也不是一个简单的选择。尽管如此,新的技术将允许我们直接探测微生物生命。

来自美国亚利桑那州的Jack McKever认为,土卫二之旅的益处多多:

环绕土卫二放一个卫星,有助于我们研究它的喷泉和海洋的成分,但是也可以收集土星E环的样本,包括土卫二轨道上和来自表面喷泉持续喷射的物质。E环看上去像是一个有价值的移动图书馆,封存了数亿年的样本,这可能告诉我们在土卫二上是否曾经存在过生命。

土星最大的卫星,土卫六,也吸引很多的读者。Paul Fletcher提出了一个完整的探索案例。很多人对此赞同:

设想一下浮动的河流和甲烷沼气形成的湖泊。云层密布在甲烷上,天空也下着雨。火山喷出融化的水,瞬间如同地面的岩浆一般坚硬。而土星和它的环把持着天空。如此熟悉,又完全陌生,这激发着我们的想象力。现在,想必有人会提起木卫二,因为它有更适合生命的机会,但除非我们能够有一个可以钻透数里厚的固态冰层的技术(不太可能),我们将不会发现更多——但从一缕喷泉中我们就可能嗅出生命的有机分子。现在,在土卫六上, 在一个完全不同的化学圈下,就有可能存在生命,而且可能就在表面。

2012年8月NASA好奇号航天器拍摄,在火星的尖峰山底部层叠的地质历史

一个更有野心的火星探测

“最好探索一下是否能有一个地球的备胎”

十分之一的读者反映,相比NASA已经完成的对火星的探测,不妨来一次大的。在这些读者中,一个常见的主题是地球生命的脆弱性。他们争论道,通过火星,我们可以更多了解的了解,如果我们不好好保护地球,我们的星球将会面对怎样的命运,万一地球变的太槽糕而无法挽救,是否能有一个备选星球。

来自波特兰的Jeff Ferrell总结了这个计划,可以通过进一步的火星探测来帮助地球:

拜访火星可能就像拜访一百万年以后的地球一样。一个近距离的观察可能会发现,在一百万年前,火星曾是和地球一样的星球,有一个环绕的大气层,温室效应,液态水,而且可能还有生命。它或许也能提供一些地球科学相关的发现,甚至给出我们线索,让我们意识到地球将不可避免的面临地质死亡。

来自新泽西的Lincoln Konkle准确的总结了“人类需要另一个家园”的担忧,他写道:“面对它吧,我们正在破坏地球的环境和气候,而且在这个道路上仍无动于衷,所以最好探索一下,是否可以创建一个备选星球。”

尽管人类登陆火星的前景还有相当多的挑战,达拉斯的Max Blum还是给出了乐观的评估,而且试图正确的认识它和地球的距离:

它不像月球那样近,但对我们基本的航天飞行器而言足够近:在每小时50,000公里的速度下旅行180天。从历史的角度来看,这比1500年代欧洲人航海去亚洲花费的时间要短。

最近几十年,火星在NASA的计划中占有突出的位置。除了当前好奇号航天器对火星的探测外,2020年的火星任务是尝试登陆火星的一个更具体的努力。其他比如猎户座飞船计划对一个小行星的研究和持续追踪,也有部分原因是跟未来人类登陆火星的任务有关,而且这个行星将来会围绕月球。(译者注:猎户座计划已经失败,因为这一计划是“超预算、进度落后而且缺乏新意”,但猎户座飞船的计划获得保留,这是研发新一代载人航天器)。NASA和其他空间机构也发布了2013年指南,包括追踪太阳的第四颗人造卫星等更广泛的计划。

来自NASA麦哲伦太空飞船上,通过穿云雷达影像获取的一个模拟图

我们常常忽略的邻居:金星

探索金星中技术和音乐之争。

金星,太阳系下第二颗行星并没有受到太多重视。这种宇宙研究的不公造成了部分人对金星的兴趣,其中一人的回复引起大家的注意,他认为金星值得探索。瑞典乌普萨拉市的Sayyed Mohammad Abtahi这样说道:“当我们还对邻居知之甚少时,新视野号对冥王星的探索真的很不公平。”

如今技术的发展,我们已经能够克服金星地表地狱般的环境,能够悬浮在表面并飞行,所以我们应该去。

美国内布拉斯加州的Hyannis提议,在金星上播种生命将强化它的大气层,而John Ferrara呼吁在金星大气层上发送一个容器,作为一个持续的气象站,研究它的气候:

距离地面50公里的温度将会是舒适的60~80摄氏度,而且气压和地球海平面的气压相似。尽管上面的大气层相对较厚,一个飞艇还是可以通过充气膨胀,像降落伞一样降落,从而在突降到危险区域前,有足够长的时间减速,支撑自己的重量。

而一位读者则在音乐角度提出探索金星的理由。来自爱荷华州迪比克市的Jim Swenson写道:“如果Frankie Avalon(1959),Shocking Blue(1970)和Bananarama(1986)都能够通过电视广播对金星深情告白,如果她真有一些难以置信的地方,我们确实可以拜访一趟”(译者注:这三个人都唱过一首《Venus》这首歌,而Venus就是金星——爱与美的女神)。

1969年7月20日,阿姆斯特朗和艾德林打算把美国国旗插在月球表面

月亮

“为什么不关心一下隔壁邻居?”

还记得月球吗?你可能每天晚上都会见到它,并没有太多兴趣。但时报读者中,有相当广泛的群体想要更多了解这个地球最大的卫星。在阿姆斯特朗和艾德琳第一次在月球的岩石上留下脚印后,他们希望NASA官方所谓的“梦寐以求的探月怀旧之旅”能在十年内成为现实。在很多方面,专注月球的理由是完全可行的,就像来自新泽西的Ken所说:

我们要走在时代的前沿。如果试图为数年后的太空旅行和探测建立一个基地的话,为什么不专注一下我们的邻居,月球?如果我们能有很好的方案实现地球和月球之间的定期通行,并廉价的建立一个月球基地,那么火星和其他星球的计划将指日可待。

来自密苏里州的堪萨斯城Jordan Turner的请愿认为,如果不实用,就是一种无聊的狂热。

他写到:“今年我32了,在我有生之年内实现它吧。这样我就可以开心的说,我已经到了月球并入住在希尔顿酒店,而且还在这的丹尼斯餐厅里,在月亮的陪伴下用膳,然后外出在月球上散步。”

艺术家眼中的地球(左)和最新发现的外行星:开普勒-452b对比

长期计划者的意见:外行星

“我们必须在某个时间启动它。”

充满激情的读者,他们的想象力已经挣脱了太阳系的束缚,提出了翘曲速率下的飞行想法(译者注:爱因斯坦广义相对论中推断的一种星际旅行,通过时空的塌陷来实现超时空旅行,电影《星际迷航》就是这种飞行)。很多人热衷于构建一个遮星板的前景,帮助望远镜研究其他星系的外行星(译者注:遮星板是麻省理工学院的萨拉·西格将同NASA合作的一个项目,用来遮挡恒星的光,从而帮助望远镜看到恒星的各个行星)。很多人建议可以有一个长期的,更有野心的想法,或许未来,在这样的行星中,人类可以访问其中的一个。

来自加州奥克兰的Keith Spencer提出了一个对半人马座阿尔法星的不载人任务,阿尔法星是距离太阳系最近的恒星:

尽管这要花费数千年才能到达,但能激发数代人来面对这些工程挑战,这将证明人类有长期思考的能力,这超越了下一次国会预算,超越了我们自己的生命范围,甚至超越了我们的文明。虽然不得而知,在这么遥远的未来美国是否还存在,但这样的一个任务将对我们的科学和国家民族主义有着史无前列的提升。所以出于社会和科技的理由,一次到半人马座阿尔法星的星际任务将是人类的下一个巨大飞跃。

来自加州银湖的William LeGro,通过如下简单的开场白强调了这个计划的重要性。

我们需要认真的努力,资源和资金来发展一个推进系统,这将帮助我们抵达到那——阿库别瑞引擎(译者注:类似翘曲飞行)、太阳帆、反物质引擎。当然现在每一个都不可行。但在1930年,到达冥王星也是不可能的。如果我们不开始设计他们,我们永远不会知道里面的水深——而且,这样的一个过程很可能领导我们发现其他可能,可能一个不同的,但更值得期待的恒星。到达最近的恒星不仅仅是一种能力问题,更是一种愿景。只有打算开始去解决它,我们才能够成功。我们必须在某个时间启动它。

哈勃望远镜拍摄的天王星和它的天卫一,白点和它黑色的阴影

冰巨人

与天王星,海王星分享我们的爱。

木星和土星是巨大的气态行星,就像太阳系惹人喜爱的孩子。在我们的行星探索中,对他们的亲兄妹,冰巨人天王星和海王星关注不多。时报的读者中,有一个明显的群体想要改善这个情况。

在这两个行星中,天王星的兴趣要大一点。来自密歇根安阿伯市的Marjorie Parent-Greenman解释,正是这些问题点燃了她的想象力:“在太阳系中,它是唯一一个旋转轴倾斜的行星。它如何做到的,或者为什么会这样?它的旋转轴始终都是倾斜的吗?如果不是,又是什么原因?”另一位来自安阿伯市的七岁小孩Lucas写到:“它是如此的多彩和美丽,而研究这个多彩美丽的星球会很有趣。”

另一个读者,来自达拉斯的Dan Moss提出了一个更新颖的理由来支持研究这个太阳系的第七行星:

这个不幸的名字——乌拉诺斯(译者注:古希腊神话中的天空之,最后被儿子所杀,身体分散出无数银河系的宇宙)——让这个完美的行星成为了英语中校园笑话的把柄和午夜俏皮话。除了一次了不起的拜访,什么也不能让可怜的天王星重塑自己的名望。

艺术家想象中,新视野号经过冥王星和它的月亮后,面对柯伊伯带中的物体的情景

冥王星之后

还有更多矮行星有待探索。

太阳系并不终止于冥王星。柯伊伯带是海王星外的冰状物体的聚集区,而奥尔特云则是一个更远的冰状天体聚集区,它们吸引了一群读者。来自纽约的Ashraf Mourad写到:“简单来说,冥王星只是已知太阳系中最小的部分。”哈特菲尔德市的William J. Swiggard补充到说:“冥王星只是很小的一部分,出了冥王星才是大量耐人玩味的未知领域,而在地球上研究它们谈何容易。这些天体是太阳系形成之初所创造的残留。”

来自纽约斯克内克塔迪的Francis Wilkin提出一个关于阋神星的任务,它是柯伊伯带上的一个矮行星,也是导致冥王星降级为矮行星的原因。他写到:“会有一种看法,认为我们已经访问了所有九大(传统上)行星,没有什么主要的区域有待探索,而一次到达阋神星的任务会挑战这个想法,它比冥王星更大,是一个很有意义的世界,有很多有待发现的秘密,特别是在距离太阳系如此远的地方,它是如何形成的?”

新视野号航在返回冥王星和它的月亮的所有惊人的影像后,可能会利用它剩余的能量来研究一些柯伊伯带上的物体。NASA是否会为这个任务而调用现有可用的资源,这还不得而知。

艺术家想象中,在火星和木星间的小行星带,包括图片最下面的谷神星

小行星

“我们还从来没有访问过一个铁家伙。”

读者中有一部分人发声,表达了想要探索位于火星和木星之间小行星带上物体的迫切心情。当NASA的曙光号任务还在继续探索小行星带上的谷神星时,他们提出了不一样的想法。

来自加州美橡市的Paul Lozancich写道,这些小行星可以成为通讯基站,迷你殖民地和中途站。小一些的可以挖空,填满沙子和巨大的岩石,当做穿梭在太阳系中不同的行星间的巨型巴士。

其他人则被小行星带中一些独一无二的物体所吸引,比如灵神星。亚利桑那州立大学的天体科学家Lindy Elkins-Tanton,解释了为什么对灵神星充满幻想:

在太阳系中,它是唯一一个人类可以访问其内核的金属天体!我们已经访问过岩石,气态和冰状的天体。我们还没有访问过金属的天体。它看起来像什么呢?灵神星会告诉我们行星吸积(致密天体由引力俘获周围物质的过程)的最早部分,以及类地行星(以硅酸盐石作为主要成分的行星)是如何变成的。

原文发布于微信公众号 - LET(LET0-0)

原文发表时间:2015-12-10

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