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今年发布的NASA远期概念创新项目(NASA Innovative Advanced Concepts)第一阶段项目中,包括了一个从土星卫星土卫六 – 泰坦取回样本的项目,由位于克利夫兰NASA格伦研究中心的研究团队承担。

泰坦是土星最大的卫星,也是太阳系中第二大卫星(仅次于木星的木卫三)。它是太阳系中唯一有云层和密集的行星状大气的月亮。

归功于卡西尼号任务和惠更斯探测器,我们对泰坦有了详细的了解。泰坦上分布着众多由液体甲烷和乙烷构成的湖泊,这颗卫星的寒冷程度超过南极洲(表面温度为零下179摄氏度)。科学家表示,虽然土卫六上异常寒冷,但是它上面的风、雨和构造过程,使它成为太阳系中与地球最相像的天体。虽然零下179度的平均温度会使水始终保持固体状态,但是它表面存在液体甲烷和乙烷,这些物质可为生命提供一个栖息地。它们孕育的生命可能与地球上的生命不同,这主要是受其周围环境的富含碳元素的化学作用所支配。在许多方面,泰坦是迄今为止我们发现的与地球最相似的星球之一。

格伦研究中心的一个研究团队获得了12.5万美元的NASA远期概念创新项目(NIAC)第一阶段的资助,研究将泰坦上采集的样本带回地球的可行性。NIAC计划专门资助那些远期的技术研究,为未来的探索任务做好准备。对泰坦进行的样本返回任务可能会使我们发现意想不到的生命形式,并带回在地球上不存在的化学物质。

在泰坦上着陆将比在火星上着陆的恐怖7分钟恐怖要容易得多。泰坦的大气层厚度是地球大气层的六倍,大气压力是地球的1.5倍,即使没有着陆火箭,大气层也会提供足够的阻力来减缓着陆器的软着陆。也就是说,可以使用气囊和降落伞来减缓着陆器的速度,以实现软着陆,就像宇航员返回地球一样。

研究泰坦地表和大气层的科学家们发现了一类叫做 “索林 ”的化合物,这些化合物在地球上不存在。科学家们认为,这些化合物可能在数十亿年前地球上出现生命的过程中起到了关键作用。

样本采集完成后,下一个巨大的挑战将是把样本送上太空,返回地球。研究团队提出了一个大胆的想法,利用泰坦表面甲烷湖中的甲烷作为燃料,为航天器返回地球的旅程提供动力。在泰坦上生产火箭燃料不需要化学加工处理 – 只需要一个管道和一个泵,因为甲烷已经处于液体状态。研究团队现在需要解决如何有效地生产液态氧,以使甲烷燃料能够燃烧(泰坦大气的98·44%是氮气)。一种选择是用核能源的热量融化土卫六的水冰 “岩石”,然后将水分解,制造氧气。

也许这个概念项目不会成功,也许技术准备还需要很长的时间,但人类探索的脚步不会停止。

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