卡爾·薩根(Carl Sagan)曾經說過,金星是我們太陽系中最像地獄的行星。那麼,我們什麼時候能重返那裡呢?
9月14日,天文學家報告稱在金星的酸性雲層中發現了化學物質磷化氫,這可能是生命的跡象。這讓一些行星科學家十分渴望能夠重返太陽的第二顆行星,尤其是那些認為比起火星和其他星球,金星長期以來都被忽視的人
「如果這顆行星是活躍的,正在產生磷化氫,而且在金星大氣層中有什麼東西在製造磷化氫,那麼,萬能的上帝啊,忘記關於火星的廢話吧,」北卡羅萊納州立大學(North Carolina State University)的行星科學家保羅·伯恩(Paul Byrne)說。「我們需要著陸器,軌道飛行器,我們需要一個項目。」
要造訪金星並不容易。它的大氣富含二氧化碳,密度是地球的90倍,其表面溫度平均達到800華氏度(約426.7攝氏度)。它的表面壓力大到足以壓碎一些潛艇。
但這並沒有阻止人類太空計劃的嘗試。地球上的各個政府已經發射了約40個機器人航天器,試圖以各種方式登上金星。以下是歷史上金星之旅的亮點,以及在未來快速前往該行星、對那些雲層一探究竟的前景。
金星的許多蘇聯訪客
1961年,蘇聯的太空計劃開始嘗試探索金星。在接下來的幾十年裡,蘇聯向這個有時被稱為地球孿生兄弟的世界發射了數十個航天器。雖然蘇聯在探索金星之初多次失敗,但它成了首個將航天器降落到另一個星球的國家,不久之後,又成為首個在另一個行星表面拍攝照片的國家。即使以現代標準來衡量,他們的工程學成就也是重大的。
看到第一批被送入大氣層的航天器像易開罐一樣被壓扁後,蘇聯人意識到金星上的壓力有多大。經過這樣的反覆試錯,他們建造了一個五噸重的金屬航天器,可以承受巨大的表面壓力,哪怕僅能維持1小時時間。
1967年,「金星4號」(Venera 4)成為首個測量另一個行星大氣的航天器,它探測到了大量二氧化碳,這導致了金星無休止的溫室效應。
1982年蘇聯金星14號著陸器拍攝的金星表面照片。
1982年蘇聯金星14號著陸器拍攝的金星表面照片。 Russian Academy of Sciences/Ted Stryk
金星14號拍攝的另一張照片。該著陸器在金星表面運行57分鐘,那裡的溫度達到869華氏度(約465攝氏度),氣壓為94個地球大氣壓。
金星14號拍攝的另一張照片。該著陸器在金星表面運行57分鐘,那裡的溫度達到869華氏度(約465攝氏度),氣壓為94個地球大氣壓。 Russian Academy of Sciences/Ted Stryk
然後在1975年,蘇聯的「金星9號」(Venera 9)成為首個在另一個行星表面拍攝圖像的探測器。我們的世界正式見識到了金星。「金星9號」及其在後來的任務中傳回的圖像顯示了一個真正獨一無二的星球:布滿裂縫的地表,籠罩在朦朧、散射的霓虹綠光下。我們以為這個星球可能被海洋覆蓋,與地球接近,但它實際上卻是個漫天毒雨的異世界。
金星飛行器系列後來的任務一直延續到1980年代,讓科學家們對金星的地質作用有了更好的了解。金星11號和12號在前往金星表面時都探測到了大量閃電和雷鳴。金星13號和14號都配備了麥克風,記錄了它們降落到金星表面時的聲音,它們也成了首批在另一個行星錄製音頻的航天器。
蘇聯對金星的最後探索是1985年「維加」(Vega)計劃的雙子探測器,它們各自釋放了裝有科學儀器的巨大氣球,顯示了探測器漂浮在金星雲層中的可能性。
到冷戰末期,蘇聯太空計劃的放緩令其暫時停止了對金星發射探測器。雖然俄羅斯的太空計劃已經討論過未來對金星的探索,但其概念僅僅停留在圖紙上。
NASA也把目光投向了金星
金星表面的全球視圖,主要由麥哲倫號探測器在1991年獲得的數據組成。
金星表面的全球視圖,主要由麥哲倫號探測器在1991年獲得的數據組成。 NASA/JPL
雖然火星一直被美國太空規劃者視為掌上明珠,但1960和70年代的「水手(Mariner)」與「先驅(Pioneer)」計劃仍留給了金星。
1962年,「水手2號」成為首個抵達金星的美國探測器。它探測到金星高空雲層的溫度較低,但表面非常熱。
1978年,先驅計劃的任務讓美國研究者對金星有了更深入的了解。其中第一次任務環繞金星運行近14年,揭示了很多關於神秘的金星大氣層的信息。它還觀察到金星表面比地球光滑,而且磁場很弱,甚至可能沒有。第二次先驅計劃向金星大氣層發射了一些探測器,送回了關於金星雲層結構和表面雷達讀數的信息。
1990年,NASA的「麥哲倫號」(Magellan)探測器進入金星軌道,用四年時間繪製了金星表面圖,並尋找其板塊運動的證據。它發現近85%的金星表面被古老的熔岩流所覆蓋,表明金星曾經有、現在也可能有火山活動。
它成了最後一位美國訪客,儘管NASA的一些探測器在設定前往其他目的地的航線時,曾把金星當作彈弓。
金星的其他訪客
2005年,「金星特快車」(Venus Express)由歐洲航天局(European Space Agency)發射升空。它環金星運行了八年,觀察到它仍可能有地質活動性。
目前金星唯一的訪客是日本在2010年發射的破曉號」(Akatsuki)。該探測器在投入金星軌道的時候引擎點火失敗,因此錯過了與金星的相遇。2015年,任務管理人員成功將其引導到金星軌道上,並對該行星進行了研究。
從那以後,它就改變了科學家對地球這一雲層密布的孿生兄弟的看法。在對金星密集雲層的物理研究中,破曉號發現了被稱為重力波的金星風乾擾,以及金星大氣中的赤道高速氣流。
破曉號探測器在2016年拍攝的金星夜間的假彩色圖像。
破曉號探測器在2016年拍攝的金星夜間的假彩色圖像。 PLANET-C Project Team/JAXA
誰是下一個訪客?
許多重返金星的任務已經被提出,一些太空機構已經宣布了前往金星的抱負。但很難說是否有人會成功。
印度航天局提出了一項名為「舒克拉雅1號」(Shukrayaan-1)的任務,它圍繞金星運行,主要關注其大氣層的化學成分。
彼得·貝克(Peter Beck)是火箭實驗室(Rocket Lab)的創始人,這家在紐西蘭成立的私人企業已經向太空發射了十多枚火箭,最近,他談到了要向金星發射一顆小型衛星的計劃。
在過去十年裡,NASA考慮過很多關於金星的探測提議,包括2017年進入了NASA「發現」(Discovery)計劃決賽的兩項提議,該計劃此前曾將探測器送往月球、火星、水星和其他目的地。但該機構最終選擇執行的是兩個小行星任務
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同樣在2017年,為了進行規模更大、成本更高的「新邊疆」(New Frontiers)競賽,NASA考慮了一項名為「金星成分就地考察」的金星任務,試圖在金星表面放置兩個著陸器。但它將這項任務換成了蜻蜓號」(Dragonfly),它將向土星最大的衛星土衛六發射一架鈈動力無人機。
不過,NASA確實為Vici任務需要的一些技術提供了資金。而且NASA內部或許又有了一位新的金星任務支持者。Vici任務的首席研究員洛瑞·S·格蕾斯(Lori S. Glaze),如今是NASA的行星科學部主任。
在下一輪「發現」計劃中,該機構將有另一個機會選擇金星任務進行資助。
兩個分別名為「達文西+」(DAVINCI+)和「真相」(VERITAS)的金星探測器正在與擬議的另外兩項探測計劃競爭,它們分別前往海王星衛星海衛一和木星的多火山衛星木衛一。NASA可能會從四個決賽名額中挑中兩個。而且,金星的訪客還有其他的可能。
「我們也應該認識到,金星是一個我們可以通過規模較小的任務就能抵達的行星目的地,」NASA的科學任務理事會主席托馬斯·祖布欽(Thomas Zurbuchen)說。