与“蜻蜓”一起探索土卫六：了解SpaceX 和 NASA 的大胆天体生物学任务

土卫六是土星最大的卫星，也是美国国家航空航天局（NASA）评估宜居性和在太阳系各星球上寻找地球以外潜在生命迹象的主要目标。 图片来源：NASA/Johns Hopkins APL/Steve Gribben

美国国家航空航天局（NASA）已经授予SpaceX公司向土星卫星土卫六发射蜻蜓任务的合同。 该任务将于 2028 年搭载猎鹰重型火箭发射，目标是在 2034 年之前到达土卫六。 "蜻蜓"是一项天体生物学任务，旨在分析寒冷月球表面的化学成分，探索其前生物活动的潜力。

这将是继2005年欧洲航天局的惠更斯探测器执行短暂任务之后，对土卫六的第二次访问。

土卫六是太阳系中除地球外唯一一个表面有液体的天体。 不过，这些液体是碳氢化合物，而不是水。 土卫六表面可能还有水冰沉积，可能是撞击或低温火山活动造成的。 科学家认为土卫六可能存在前生物化学物质，使其成为研究生命起源和前生物化学发展的重要目的地。

这些土卫六众所周知的碳氢海洋图像来自卡西尼雷达数据。 资料来源：JPL-加州理工学院/美国国家航空航天局、美国航天局、美国地质调查局

与地球相比，土卫六的大气稠密，重力较弱，对动力飞行有利。 蜻蜓"是一种八旋翼飞行器，是一种带有双旋翼的大型四旋翼飞行器，可以利用土卫六的有利飞行条件。 它的飞行速度约为 36 千米/小时（22 英里/小时），将由放射性同位素热电发生器（RTG）提供动力，这种发动机已在多次任务中得到验证。 该飞行器的设计是冗余的；它可以在失去一个发动机或转子的情况下仍能运行。

一张带注释的 VIMS RGB 彩色图像，显示了土卫六上的沙丘和平原撞击坑，这是一项关于陨石坑组成和演变的研究。 黄色部分表示陨石坑底部，红色部分为喷出物覆盖层。 Menrva是最大的陨石坑，NASA的蜻蜓任务将于2034年访问Selk。 资料来源：Solomonidou 等人（2020 年）；背景地图： Le Mouélic et al. (2019)

蜻蜓号将在土卫六上一个名为"香格里拉"的地貌附近着陆，它位于惠更斯探测器着陆点的东面。 香格里拉是月球赤道附近三大沙海之一。

蜻蜓号的目标是香格里拉边缘附近的塞尔克撞击结构。 塞尔克是一个年轻的撞击坑，直径约90公里（56英里），这里有熔池，液态水和有机物在这里混合，形成氨基酸或其他生物分子。 蜻蜓将首先降落在该结构附近的一些沙丘上，然后开始探索该区域及其化学成分。

土卫六塞尔克陨石坑地质图。 VIMS 的塞尔克最高分辨率视图实现了整个撞击坑每像素约 2.5 公里。 图片来源：NASA / JPL / UA / Jason Perry彩色合成

得益于卡西尼和惠更斯探测器的探索成果，研究人员在了解土卫六方面取得了进展。 在2020年的一篇论文中，研究人员研究了月球上的两种环形山：沙丘环形山和平原环形山。 塞尔克是一个沙丘环形山，研究人员在论文中说，沙丘环形山比平原环形山富含有机物，实际上几乎完全由有机物组成。 然而，土卫六厚厚的大气层使其难以观测，这些发现源于对反照率和发射率的解释。

根据研究，塞尔克和其他沙丘陨石坑最初可能有更多的水冰，但大部分已经被侵蚀掉了。 不过，水冰存在的时间很长，"蜻蜓"号将前往塞尔克，检查陨石坑中的化学成分，并尝试确定水和有机物是否发生了相互作用，以及前生物化学是否取得了进展。

将"蜻蜓"送上土卫六的道路，要靠 SpaceX 的"猎鹰重型"（Falcon Heavy）。 猎鹰重型已经进行了11次发射，包括10月份发射的欧罗巴快船木卫二探测器。 猎鹰重型"发射"蜻蜓"号后，飞船将飞越地球一次，以获得额外的速度。

蜻蜓号需要六年时间才能抵达土卫六，到达后，着陆舱将与巡航舱分离。借助减速罩和两个降落伞，着陆器将下降约 105 分钟。在距地表约 1.2 公里处，着陆器将展开滑轨，并根据激光雷达和雷达数据进行自主着陆。

蜻蜓号将从着陆点展开，进行一系列飞行，最长可达 8 公里（5 英里）。 该地区地质多样，旋翼机将在土卫六的夜晚采集样本，然后对其进行分析。 之后，它将前往塞尔克陨石坑。

SpaceX 公司的猎鹰重型火箭从佛罗里达州的发射台将美国宇航局的欧罗巴号快船送入太空。 如果一切顺利，猎鹰重型火箭将于 2028 年 7 月发射蜻蜓号飞往土卫六。 资料来源：SpaceX

土卫六是太阳系中一个重要的天体生物学目标，与木卫二和土卫二的冰冻海洋卫星不同，土卫六不需要在研究其潜在的生物环境之前以某种方式穿过厚厚的冰层。

不过，要想取得成功，首先需要成功发射。 美国国家航空航天局（NASA）将向 SpaceX 公司支付约 2.56 亿美元来发射蜻蜓号，如果发射能够顺利进行，这笔钱就花得值了。

改编自最初发表在今日宇宙的一篇文章。