“蜻蜓”飛行器藝術效果圖 圖片來源：NASA

美國國家航空航天局(NASA)日前宣布，第四次“新疆界計劃”的目標將是探測土衛六。但執行此次任務的主角既非環繞運行、抵近觀察的衛星，也不是歷險著陸、漫步其上的探測車，而是一架代號“蜻蜓”(Dragonfly)的飛行器。

將要飛上土衛六上的“蜻蜓”是否與常見的昆蟲蜻蜓長相相似?探測土衛六為何非要使用飛行器呢?

“蜻蜓”：靠核電池供電

“蜻蜓”并不像地球上的蜻蜓一樣用撲翼起飛，而是由安裝在兩側的4對共軸旋翼提供飛行氣動力。它的機身像是一個木馬，長約3米，左右各有一個支架保證其平穩站立。此外，“蜻蜓”采用與“好奇”號火星探測器類似的多功能放射性同位素溫差發電器(MMRTU)技術，也就是核電池，能夠長時間、穩定地滿足飛行、溫控等探測器運行的能源需求。

NASA將于2026年發射“蜻蜓”，在到達目標星球前需經歷8年的漫長旅行。其計劃在土衛六上服役2.5年，期間開展約20次飛行任務，航程長達180公里，遠超“勇氣”號、“好奇”號、“阿波羅”月球車等表面探測器的行駛距離。根據公開資料，“蜻蜓”能夠飛到500米的高空，還能與環繞土衛六運行的“卡西尼”號相互配合，并且能與地球直接通信。

“蜻蜓”任務耗資高達10億美元，其中研制成本8.5億，其研制工作由約翰霍普金斯大學負責，項目團隊成員包括來自麻省理工學院、NASA下屬的噴氣推進實驗室、法國拉特莫斯大氣實驗室、英國牛津大學等機構的科研人員。

探測土衛六：飛起來有優勢

NASA的科學家認為土衛六上存在可能孕育生命的液態水、有機物和光照能量，其中火山口附近區域的宜居條件最好，最可能存在生命。所以“蜻蜓”將在名為“塞爾克”的火山口附近的沙丘上著陸，并最終飛到那里進行巡航探測。

NASA之所以選擇會飛的“蜻蜓”執行土衛六探測任務，首先是因為土衛六是一個“宜飛不宜行”的星球，其表面重力僅為地球的七分之一，與月球類似，而大氣密度卻是地球大氣的4倍，這使得飛行器很容易產生超過重力的升力。同時，土衛六表面遍布起伏的沙丘，探測器很難克服地形阻礙長時間、長距離機動，也就無法實現大范圍取樣研究。

此外，土衛六富含有機分子的大氣會在光照下可能發生奇特的化學反應，而可能存在生命也會在大氣中留下“蛛絲馬跡”，因此，土衛六的大氣情況具有很高的科學價值。飛起來，無疑能夠研究不同高度的大氣情況。

正如NASA副局長托馬斯·祖布肯所說，“蜻蜓”將造訪一個充滿各種有機化合物的世界，這些有機化合物是生命的基石，可以告訴我們生命的起源。

飛行探測器：想法有歷史

事實上，使用飛行器探測地外星球并非一個新的想法。NASA將在2020年發射的火星車上搭載一個小型直升機，并且已經完成了研制和地面測試。早在2000年，亞利桑那大學月球和行星實驗室的航天專家洛倫茲就提出用直升機探測土衛六。隨后，又有專家提出了使用飛艇、熱氣球甚至固定翼飛機的探測方案。

這一想法早就入了NASA的“法眼”。在2007年NASA的“土衛六探測器旗艦項目”，以及2008年NASA和歐洲航天局(ESA)聯合進行的“土衛六和土星系統任務”中，都對向土衛六派出飛艇探測器進行了研究論證。近幾年，隨著多旋翼飛行器的推廣應用，“蜻蜓”應運而生，NASA終于有了性能更可靠、使用更靈活的技術方案。

值得注意的是，與火星直升機只能飛起來拍拍照不同，“蜻蜓”兼具表面探測器和飛行器的功能。其大部分時間仍將停留在土衛六表面，開展地表成分取樣檢測、化學分析、地質活動監測等工作。短時間飛行的目的是變化探測地點，研究不同時間、不同區域、不同高度的大氣狀況，同時拍攝土衛六表面地質、環境等航空影像，并為未來探測器尋找合適的著陸點。

(科技日報北京6月30日電 實習記者 胡定坤)

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