奇客 NASA DAVINCI 探測器如何穿越金星地獄般的大氣層
NASA 金星 DAVINCI 空間探測器計劃于 2029 年發射。發表在《The Planetary Science Journal》期刊上的論文介紹了探測器將會如何穿越金星地獄般的大氣層。在抵達金星之后,探測器將穿過大氣層(YouTube)在降落到表面前的一小時中攝取大氣氣體。DAVINCI 是一個飛行的化學實驗室,它將使用內置儀器分析金星的大氣、溫度、壓力和風速,同時拍攝幾張穿越行星地獄的照片。研究人員表示,如果在進入大氣之后能幸存下,探測器將(有望)降落在阿爾法雷吉奧山脈(Alpha Regio),該山脈的面積與得克薩斯州大致相當。在理想條件下,探測器將在著陸后運行 17 至 18 分鐘,但實際上它并不需要在金星表面運行,因為所有寶貴的數據已在降落期間收集完成了。
金星探測任務最大的問題是熱,因為其表面溫度可能高達 475 攝氏度。如此高溫足以熔化鉛,會對電子設備造成嚴重破壞——金星表面的大氣壓力約為 95 巴——差不多是地球表面大氣壓的 100 倍,因此針對這種環境設計探測器有點像建造潛艇。為了盡可能地延長探測器的工作時間,它被設計成球形并覆有厚厚的鈦殼以承受壓力并隔熱。在這個外殼內部有更多由特殊材料制成的隔熱層,特殊材料包括 astroquartz,這是一種由熔融石英制成的纖維,然后填充二氧化碳氣體以保護高壓電子設備免受火花影響并防止在發射期間出現任何地球氣體泄露。
這個球形探測器還將有一個攝像頭,用于拍攝金星表面的高對比度圖像,之后可以用這些圖像構建 3D 地圖。但是,要想讓攝像頭從金屬球體內部向外拍攝,你需要一個窗口。玻璃并不是對付極高壓環境的好材料。這就是為什么 DAVINCI 的窗戶不是用玻璃而是用藍寶石制成的原因。研究人員知道金星的云中有硫酸液滴——硫酸會腐蝕材料。對于將沉降的球形探測器連接到降落傘的凱夫拉爾纖維掛繩來說,這是一個特別值得關注的問題。因此,為了測試掛繩是否能夠承受這樣的酸性環境,工程師不僅僅將它懸掛在幾滴酸中——而是在掛繩的整個表面都涂上酸液,然后測試掛繩的拉拔強度,以確保它能堅持足夠長的時間,即使在最壞的情況下,也能讓探測器穿過金星大氣層。
金星探測任務最大的問題是熱,因為其表面溫度可能高達 475 攝氏度。如此高溫足以熔化鉛,會對電子設備造成嚴重破壞——金星表面的大氣壓力約為 95 巴——差不多是地球表面大氣壓的 100 倍,因此針對這種環境設計探測器有點像建造潛艇。為了盡可能地延長探測器的工作時間,它被設計成球形并覆有厚厚的鈦殼以承受壓力并隔熱。在這個外殼內部有更多由特殊材料制成的隔熱層,特殊材料包括 astroquartz,這是一種由熔融石英制成的纖維,然后填充二氧化碳氣體以保護高壓電子設備免受火花影響并防止在發射期間出現任何地球氣體泄露。
這個球形探測器還將有一個攝像頭,用于拍攝金星表面的高對比度圖像,之后可以用這些圖像構建 3D 地圖。但是,要想讓攝像頭從金屬球體內部向外拍攝,你需要一個窗口。玻璃并不是對付極高壓環境的好材料。這就是為什么 DAVINCI 的窗戶不是用玻璃而是用藍寶石制成的原因。研究人員知道金星的云中有硫酸液滴——硫酸會腐蝕材料。對于將沉降的球形探測器連接到降落傘的凱夫拉爾纖維掛繩來說,這是一個特別值得關注的問題。因此,為了測試掛繩是否能夠承受這樣的酸性環境,工程師不僅僅將它懸掛在幾滴酸中——而是在掛繩的整個表面都涂上酸液,然后測試掛繩的拉拔強度,以確保它能堅持足夠長的時間,即使在最壞的情況下,也能讓探測器穿過金星大氣層。