化整为零，“少食多餐”，金星探测新策略

由于各大太空探索机构金星探测任务呈现出的不确定性，私人探测的热情正在上升。

火箭实验室公司的“电子”号火箭正在发射。这家公司计划在下一个“电子”号上搭载他们的私人金星探测器，但具体时间仍未确定

（图像来源：Rocket lab）

由于搜寻地外生命是21世纪大部分航天任务的方向，研究者们在制定计划时一个急需解答的问题是：最近的类地行星有多远？

对于这个问题的某些回答是近在咫尺，但也许不是在你一般认为的方向上。虽然以往的火星探测让全世界在行星际任务投入了巨大的花费，但这颗红色星球只是一个仅有十分之一地球质量，冰冷又干燥的迷你地球。相反，金星可以被认作地球“邪恶”的孪生兄弟——它们有几乎完全相同的质量和大小（虽然金星覆盖着浓密的硫酸云，还有着高压锅般气候和可以融化铅的表面温度）。地球这个靠近太阳的姐妹星球到底是如何变得如此不同是目前行星科学的一大谜团——也可能是研究天体生物学的一个基石。

但正因为金星看起来非常“不友好”，NASA已经快三十年没有进行专门的金星探测了。最近的一次是麦哲伦号探测器的任务，终止于1994年。在一个研究团队汇报了一个吸引人的发现后，这个长时间中断的状况似乎将要于2020年末有所改变。他们在金星相对平静的高层大气中发现了磷化氢，一种可能的生命迹象。航天局已选定以下两个任务在本世纪20年代后期发射，这似乎将使其后NASA重返金星的计划有所保证：金星辐射性，无线电科学，合成孔径雷达干涉测量，地形和光谱轨道探测器（VERITAS）和金星深层大气层的稀有气体调查，化学性质和成像任务（DAVINCI），包括投放一个带有降落伞的探测器飘过金星云层。

航天局（ESA）正在进行的EnVision金星轨道探测器也迅速跟进，计划将于本世纪30年代发射。它将携带许多令人赞叹的仪器，包括一个来自NASA的尖端合成孔径雷达。

这三个探测任务被金星研究者们誉为“三重冠”的探测器将共同把我们对这个既熟悉又陌生的世界的理解提升到一个新高度，勘察它的内部，地表，大气和其他不为人知的细节。

至少，计划就是这样的。可是当前NASA和ESA都正在努力用非常有限的预算实现从火星带回样本，金星探测的前景显然不是很乐观。在一些人的质疑下，金星云层中磷化氢的迹象似乎并不存在；VERITAS任务已被延迟多年，这对金星探测的任务目标是否实现造成重大影响。

·烦恼和现状

这些挫折就是NASA金星探索分析小组（VEXAG）于十月下旬在阿尔伯克基会聚时面临的黯淡背景。这个小组由以研究金星为中心的行星科学家组成。VEXAG是NASA的团体论坛，用于设计未来金星研究的策略和设定优先项目。这次会议是VEXAG历史上最大的一次，线上和现场的参与者共有高达400多人，而且超过一半的现场参与者是第一次参加。他们都在沉抑的黑暗中寻找希望的光芒。在会议开始时的概述中，NASA行星科学部的主管劳拉·格雷兹对未来的挑战作了清晰的评估，并建议大家保持谨慎。

她说，“在这个时候，我们不知道2024年的资金会是什么状况。目前存在许多的不确定性，所以制定计划有些困难。”

“让我们保持团结——共同支持NASA，支持科学。我认为如果我们能做到，我们就能经受住，并挺过难关……这很有可能只是短期的收紧。我们需要做好回升的准备。”

VERITAS的研究者们正急切地期望改变。去年，NASA以与VERITAS本身完全无关的原因，其中最主要的是喷气推进实验室（JPL）正处理过多的高标准项目为由，将此任务延迟到至少2031年。JPL是VERITAS的领导中心，

VERITAS在JPL的首席研究员苏珊·斯姆雷卡尔说到，虽然NASA仍然在十分吝啬地向VERITAS拨款，以维持其科研团队，它目前没有为该任务的工程团队拨款，资金的短缺令人担忧，因为这可能会减弱国际合作者对于此项目的支持力度。但更要紧的问题是项目的核心人员正在流失，如飞行器的雷达专家（该项目最重要的部分）。

“我们付不起他们的工资”斯姆雷卡尔告诉VEXAG，并补充说有些核心人员已经离开。

“所有人都尽可能多地留下了笔记和线索，以便其他人快速接续工作。但这不是一个发展了超过十年的学问的替代方案。”

可是正当VERITAS正顽强地等待着转机的时候，VEXAG的主席诺阿姆·艾森堡，一位在约翰霍普金斯大学位于劳瑞尔市的应用物理实验室工作的行星科学家表示，现在还有很多工作要做。“我们需要继续为即将到来的任务做更多的准备工作，”他说，从完成长期缺乏资金和被迫停滞的金星勘察项目，转变到在地球上的实验室和模糊的“模拟”金星环境中从事新型研究。

“我们希望尽快重启VERITAS，”艾森堡表示。“我们还希望DAVINCI正常推进并在2029年如期发射，”同时为EnVision提供支持。

·重获新生

艺术家描绘的正在金星上喷发的火山（图片来源：ESA/AOES）

虽然不能作为花费数十亿美金，由政府开展的科研任务的替代，高风险、高回报的私人金星探测的新方案的前景是这次会议的热点之一。金星生命探索者（VLF）任务由麻省理工技术研究院的行星天文学家萨拉·西格发起。该项目的动机部分来源于对金星磷化氢的争议。其方案是向金星云层释放小型探测器，用于探明那里的化学成分。

VLF将搭乘火箭实验室公司，一个新晋商业火箭发射公司的火箭前往金星。具体发射时间尚未确定，任务总花费也未披露，但2024年12月30日至2025年这段时间存在一个发射窗口。彼得·贝克，火箭实验室的董事长兼CEO表示，他们乐于与研究人员合作，使用小型火箭和飞行器和相对较低的预算进行有效的科学探索。

“这个（方案的）转变为我们提供了一种新型行星际探索的巨大机遇”贝克说。“与其在大型，投入数十亿的探测器上花费数十年，我们可以十分快速且经济地向其它行星发射探测器，迅速研究所获的信息，并很快由下一次任务进行迭代……VLF将作为前往其他行星的第一次私人任务证明这一点。从前，这只能动用政府资源，花费数十年完成。”他补充道。

在一次向VEXAG的简报中，克里斯托弗·曼迪，火箭实验室领导机构行星际任务工程师详细介绍了探测器将如何在金星的浓密云层中进行5分钟自由落体，每下落2公里进行一次测量，直到在距地表大约20公里处的恶劣环境中损毁。“我们希望通过证明这种做法是可行的，从而也许能吸引更多关注。”曼迪说。

·新的典范

研究者们使用V-Emulator红外探测设备（将由VERITAS携带的金星辐射测绘仪的原型版本）研究冰岛的胡勒罕熔岩源（图片来源：NASA/JPL-加州理工）

VLF探测器中将藏有它的心脏——单个特制的被称为自体荧光浊度计的设备，可以探测金星云层液滴中复杂化学过程的信号（如生成磷化氢或其它反应）。这个设备已经装载并通过了测试，西格表示。“我们的任务不像其他（金星）探测任务那样具有一定深度和广度，你甚至可以认为这是一个技术演示任务。我们设定了任务期限，并且正在努力完成。”

私人资金一直在支持他们的努力。早期的资助来自于科学技术投资者和慈善家尤里·米尔纳的创意——突破性创新。麻省理工学院的校友也参与了捐款。这些资助支持着任务的科研团队，仪器开发和实验室中准备性的调试，西格补充道。“我们正在尝试利用这第一次快速任务来证明我们有能力募集资金，并可以进行灵活的调整。”

西格相信这个方案是一个新的范例，是一场变革。“我们认为将谜题分成小块，并以更高的频率，更低的花费和更聚焦的目标进行研究是值得的。它并不会取代大型任务。它们之间是‘与’而不是‘或’，”她强调。“我们并不打算彻底解答所有问题，而只是试图弄清金星云层中到底有什么。”

在“启明星任务”的标签下，西格和她的团队正在展望后续的任务，策划更具有野心的中长期目标，如下一个利用降落伞的大气层探测器，甚至带回金星空气的样本进行直接分析。“我们正尝试把所有目标整理好，但我们还没有达到那一步。”她说。

VEXAG的主席艾森堡也将火箭实验室的金星探测新方案描述为一个新模范，但也可能给金星和行星际探测带来新的挑战。

“如果任务成功执行，其速度和相对较低的成本可能会打开一个探测金星乃至其他行星的新途径，”艾森堡表示。但这样的新途径可能又会增加NASA需要从它那早已十分拮据的预算中割舍的部分。“投资带来的科学回报可能会与这项评估中的任何东西同样都重要。”

·推广金星

然而，除了对于许多公众和私人的提议的忧虑，VEXAG上一次会议的另一个核心是能为未来金星探索提供明确目标的策略草案。

这份文档由保罗·布莱尼，一个圣路易斯华盛顿大学的行星科学家进行详述。在许多方面，它可以被解释为一份对于更好地推广金星探测的请愿。那个世界，布莱恩说到，可以激发很多科学问题：它如何在没有磁场的情况下保存那浓密的大气层？许多研究者相信金星曾经存有海洋，那么它们是何时消失、如何消失的？为什么它的地表看起来如此年轻且相对缺少环形山？

——火箭实验室前往金星寻找生命的计划

——金星上的生命？引人注目的磷化氢分子再次在金星云层中被发现

——的新型金星探测器将需要承受数月灼烧的“空气制动”过程

但布莱尼个人更喜欢一个更直接彻底的问题：为什么我们的姐妹星球与地球不是双胞胎？（译者注：这句话原文如此，表述有些怪，可以改成：为什么我们的姐妹星球与地球如此不同？）或我们可以反过来问：为什么地球，一个金星大小的世界，并不与其邪恶的孪生星球更加相像？

“如果我们要理解地球上孕育生命的条件，和那些地球表面上能保持数十亿年宜居的能力，那么我们必须理解金星如何，为何以及何时转变为一个与地球完全不同的状况。”布莱尼说。“这样不仅能为我们带来一些对地球的关键性的理解，也能帮助指引我们寻找环绕其它恒星的类地行星。”

在对这次探索计划模糊的憧憬中，有一件事对于VEXAG的信众们是确定的：在逐渐揭开它神秘面纱的过程中，金星不会让他们失望。但他们需要先到达那里。

BY:Leonard David

FY: torreya

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来源: 天文在线