“行星连词”是现在还是永远！太阳系中的冰巨星受到关注

科技日报

科技日报记者刘霞

在太阳系除地球以外的七大行星中，火星是行星科学家眼中的“白月光”，他们对火星进行了长期而持续的探索。人类也分别派遣了许多“使者”到木星、土星、水星和金星，去窥探这些行星的许多秘密。到目前为止，只有天王星和海王星在20世纪80年代被旅行者2号探测器访问过。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，因此也是最神秘的。他们就像花卉世界中的“蓝色女巫”。

“旅行者2号”看到了“天王星”(左)和“海王星”(右)照片来源:英国杂志《自然》网站

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为许多研究人员提供新的探索领域，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，并进一步揭示太阳系边缘隐藏的秘密。

《蓝色妖姬》

天王星是太阳系中最神秘的行星之一。这颗大理石般的淡蓝色星球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，天王星有一个行星环。海王星居住在离太阳45亿公里的深空。

的科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，尽管如此，没有人知道它们有多相似，或者它们的组成和形成有多相似。现有的

模型难以解释这两颗行星的内部结构，也无法解释为什么离太阳较远的海王星似乎比离太阳较近的天王星更热——“旅行者2号”提供的数据显示，天王星的表面温度为零下224摄氏度，是太阳系中最冷的行星；海王星的表面温度是零下214摄氏度。

此外，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人大小相同，了解太阳系中的两个冰巨人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。

参加上述会议的专家一致认为，他们很乐意探索任何一颗行星，因为访问任何一颗行星都会有收获。研究表明，一石二鸟——派遣一个探测器去访问两个行星是可行的，但成本太高

如果你选择一个，一些科学家认为你应该送一个探测器去海王星，因为它最大的卫星海卫一在地质学上非常活跃，可能有一个由液态水组成的地下海洋。海卫一是海王星14颗卫星中最大的一颗。它的表面覆盖着冻结的固态氮。我们以为世界是寂静的，但是旅行者2号给我们带来了一个惊喜。地质活动存在于这个冰冻的世界里——间歇泉延伸至太空8公里。美国宇航局喷气推进实验室的行星科学家马克·霍夫施塔特说，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，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。

“曲线救国”

的科学家指出，除了海王星和天王星，“蓝色妖姬”本身充满了神秘的诱惑，并唤起人们去发现，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”是指行星都排列在太阳的同一侧。当

到达时，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；对天王星的探测需要在20世纪30年代中期发射。

hofstadter表示，上述两个时间段是“正确的发射时机，现在或永远都不会。”“

尽管如此，时间还是很短。对美国宇航局来说，这种耗资数十亿美元的“旗舰”任务通常需要7到10年的准备时间。美国宇航局将根据2022年发布的为期10年的行星科学调查中设定的任务优先级，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。

英国莱斯特大学的行星科学家李·弗莱彻说，对任何一颗行星的任务都应该包括进入该行星的轨道，并向其大气层或其中一颗卫星发射至少一枚探测器，就像美国航天局和欧洲航天局(欧空局)在卡西尼-惠更斯土星探测器探测土星时所做的那样。其中，卡西尼号探测器的任务是环绕土星飞行，惠更斯号探测器是卡西尼号携带的子探测器。它的任务是深入土星最大的卫星土卫六的大气层，并在上面进行野外工作尽管如此，许多人担心时间太晚了。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)在会上表示，就太空而言，“就像后天发射探测器一样。”欧空局正在发射两个关键人物，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。该计划中选择的所有项目都将在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。

如果行星科学家错过了20世纪30年代的发射窗口，他们将不得不等待10年，直到下一个“行星会合”现象出现，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。弗莱彻说，科学家已经对火星、金星、土星、木星等进行了更深入的探索，但是“天王星和海王星也是独一无二的，因为我们还没有完成对它们的第一阶段探索。”

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。