NASA将向天王星及其卫星派遣探测器。图片来源：英国《自然》杂志网站

科技日报记者 刘霞

据英国《自然》杂志网站近日报道，美国行星科学家发布了一份内容翔实的报告，阐述了美国国家航空航天局（NASA）目前对太阳系的了解情况以及下一个十年（2022年到2032年）的探索重点。

这一报告是在美国各地行星科学家提交的527份白皮书以及97名专家近两年讨论的基础上生成的，其中最引人注目的任务是：在本世纪30年代初发射天王星探测器；在30年代末或40年代初向土卫二（土星的卫星之一）派遣探测器。

天王星变“天王”

报告将天王星称为“太阳系最迷人的天体之一”，建议把“天王星轨道器与探测器”作为头号旗舰任务方案。

天文学家们建议向天王星发射轨道飞行器和探测器，投资约为42亿美元，理想的发射时间是2031年或2032年，它们将历时13年到达天王星，然后围绕天王星运行数年，以获得有关其大气层、内部及卫星等方面的信息。人类上一次、也是唯一一次造访天王星，是“旅行者二号”探测器于1986年飞越天王星。最新的这次考察有望揭示这颗行星及其卫星的形成和演化历程。

据悉，轨道飞行器将围绕天王星飞行数年时间，收集有关其磁场的信息，这些磁场可能为天王星上发光的极光提供能量。探测器则将进入天王星大气层，测量其大气成分、温度及循环情况。报告主要编撰者之一、美国西南研究院的罗宾·卡纳普说：“这将是科学家们首次对冰巨星开展的太空飞行任务，鉴于我们认为冰巨星可能是宇宙中最常见的行星类型，这次任务尤为重要。”

此次任务将探索天王星27颗已知卫星中的一部分，可能是天卫三和天卫四，这两颗卫星冰面下有足够多的水。

报告参与者、NASA戈达德太空飞行中心的行星科学家艾米·西蒙说：“这项任务将具有绝对的变革性。天王星身上充满了谜团，比如为什么它几乎是侧向旋转，以及它如何形成一个复杂的磁场。研究天王星可以为科学家们提供有关围绕其他恒星运行行星的信息，因为在已知的5000多颗系外行星中，最常见的是天王星大小的。”

天文学家们指出，天王星任务可以搭载商用猎鹰重型火箭发射，前往距离更远的海王星的任务可能需要更大的火箭，比如NASA的太空发射系统（SLS）。

“土卫二”上找生命

报告排在第二位的旗舰任务是“土卫二绕落器”，这是一个集轨道飞行器与着陆器于一身的探测器，身价可能高达50亿美元，将对土星的冰卫星土卫二进行探测。土卫二表面下有一座海洋，并有羽流冲破冰壳喷入太空。报告说，“土卫二上的条件允许科学家们对一个海洋世界的宜居性进行直接调查，并对其是否有生命居住进行评估”。

“土卫二绕落器”将会花一年半时间围绕土卫二的轨道运行，并采集那些羽流的样本，随后将会降落到土卫二上，在那里开展为期两年的探测任务，收集更多样本，并进行分析，寻找有生命存在的迹象。该任务有望在本世纪30年代末由SLS或“重鹰”火箭发射，并在50年代初实施着陆。

小行星来袭需防御

此外，该报告首次分析了NASA为保护地球免受致命小行星袭击所做的准备。它建议该机构尽快启动探测近地小行星的任务。NASA最近宣布，为节省资金，该项目将推迟两年，至2028年。

近年来，NASA越来越关注行星防御领域，涉及到识别、跟踪和评估附近的小行星对地球构成的风险。该机构已经制定了探测此类小行星的勘探计划，并正在努力建造一个名为“近地天体勘测员”的新航天器，以识别此类近地天体，所有这些都得到了新报告的认可。

报告列出的最优先事项是完成NASA的“火星样本取回”任务。“毅力”号火星探测器在探索火星表面的过程中一直在收集样本，之后它会将样本交给计划2028年抵达火星的航天器，从而让样本最终返回地球后由科学家展开分析。

报告还建议开展一些规模相对较小的太空飞行任务，如发射月球车从月球南极采集样本，并让宇航员将样本带回地球。

此外，报告还考虑了另4项旗舰任务方案：一个木卫二着陆器、一个水星着陆器、一个海王星轨道器与探测器以及包含轨道器、着陆器和将在金星大气层内运行的金星探测任务，但最终因为费用和技术成熟度等方面的问题而拒绝了这些方案。

这份十年调查报告囊括了行星科学家在未来十年最迫切需要解决的科学问题：起源（太阳系和地球是如何起源的，它们在宇宙中是否罕见）、天体（行星如何进化）以及生命和宜居性（什么条件导致了地球上的宜居环境以及生命的出现，其他地方是否也存在生命），新调查任务将帮助科学家们回答这些问题。