“行星连珠”机不可失 太阳系冰巨星备受关注

科学家已经探索火星很长时间了。他们还分别派遣了许多“使者”到木星、土星、水星和金星去窥探这些行星的许多秘密。在20世纪80年代，“旅行者2号”探测器迄今只到过天王星和海王星。这两个蓝冰巨人是太阳系中离地球最远的行星，人类探索最少，也最神秘。

现在，随着一个罕见的“行星会合”时刻的临近，越来越多的科学家提议向天王星或海王星发射探测器。他们相信探索这两个冰巨人将带来许多新的研究领域，包括研究天王星的行星环、行星的大气层、行星的卫星和海洋，并进一步揭示隐藏在太阳系边缘的秘密。

太阳系中的“蓝魔纪”

天王星是一颗大理石花纹的淡蓝色行星，悬浮在黑暗冰冷的太空深处，距离太阳29亿公里。像土星一样，天王星有行星环。海王星居住在离太阳45亿公里的深空。

天文学家认为天王星和海王星是“双胞胎”，因为它们的大小和质量相似。然而，瑞士苏黎世大学的行星科学家拉维特·海勒说，没有人知道它们有多相似或它们是如何形成的。

现有的模型很难解释这两颗行星的内部结构，也不能解释为什么离太阳较远的海王星比离太阳较近的天王星更热。旅行者2号提供的数据显示，天王星是太阳系中最冷的行星，表面温度为零下224摄氏度。海王星的表面温度是零下214摄氏度。

海勒说，每个人都认为这两个天体是由水或氨冰组成的，“但真相仍然未知”，需要派遣一个探测器来查明。

英国布里斯托尔大学的系外行星科学家汉娜·维克福德说，探索冰巨人的主要任务也将有益于系外行星研究。因为大约40%的已知系外行星与冰巨行星大小相同，对太阳系中这两个冰巨行星的探索将有助于我们进一步了解这些系外行星的大小和大气，从而揭示它们的形成和演化过程。

参观这两个冰巨人中的任何一个都会有收获。研究表明，尽管派遣探测器去访问两颗行星是可行的，但费用太高。

如果是这两种情况中的任何一种，一些科学家认为应该派遣一个探测器去拜访海王星，因为它最大的卫星，海卫一，在地质学上非常活跃，并且可能有一个由液态水组成的地下海洋。

但是美国宇航局喷气推进实验室的行星科学家马克·霍夫斯塔德认为天王星比海王星更奇特，因为它的磁场相对于行星的旋转轴倾斜，这挑战了现有的科学模型。此外，天王星有一个较晚的发射窗口，这使得探索这颗行星更加现实。

“行星会合”的引力弹弓效应

科学家们说，除了海王星和天王星充满神秘的诱惑之外，两颗行星和木星之间罕见的“行星会合”现象将在20世纪30年代初出现。“行星连词”是指行星都在太阳的同一侧，排列成一条直线。

那时，宇宙飞船可以利用这一现象，利用木星的引力弹弓效应来缩短旅行时间，并在前往行星的途中更快地到达目的地。此外，重力弹弓效应还可以降低探测器的燃料消耗，使航天器能够携带全套科学仪器。

为了利用这一难得的时刻，海王星探测器需要在2031年左右发射。对天王星的探测将需要在20世纪30年代中期发射。

霍夫施塔特说，上述两个时间段是“发射的正确时间，要么现在，要么永远”。

错过这个机会将会再等十年。

尽管如此，许多人担心时间太晚了。对美国国家航空航天局来说，这种耗资数十亿美元的“旗舰”任务通常需要7-10年的准备时间，美国国家航空航天局将根据2022年发布的为期10年的行星科学调查中确定的任务重点，考虑批准哪些项目。前往海王星或天王星的任务将面临来自提议的竞争，例如从火星上取回样本或探索金星。

欧洲航天局(ESA)战略、规划和社区协调负责人法比奥·法瓦塔(Fabio Favata)表示，就太空而言，“就像后天发射探测器一样”。欧空局正在执行两项重要任务，预计将于20世纪30年代初发射。因此，“2050年航行”计划参观冰巨人，而欧空局不能从这个发射窗口发射探测器。旅行者2050是欧空局的下一个长期太空探索计划。该计划中选定的所有项目都将在2030年至2050年间启动。

他补充说，作为替代方案，如果美国同意，欧空局可以参加美国航天局领导的飞行任务。两个机构都可以发送更轻更便宜的任务，比如飞越一个冰巨人。这也将为科学家提供有价值的数据，但不能提供科学家希望的全面数据。

如果错过了20世纪30年代的发射窗口，科学家将不得不为下一个“行星会合”现象等待10年，或者依靠更强大的发射系统，如美国航天局的“空间发射系统”(SLS)，但这项技术仍处于研发阶段。

英国莱斯特大学的行星科学家李·弗莱彻说，人类对火星、金星、土星、木星等进行了更深入的探索。，但是“天王星和海王星是独一无二的，我们还没有完成它们探索的第一阶段”。

每次拜访一个冰巨人都是一次通往未知世界的漫长旅程。尽管由于速度太快，探测器只能在行星范围内停留几个小时，但过去几个小时收集的数据也让我们开始了解隐藏在太阳系外层空间的秘密。