NASA计划2029年将深度探索金星
NASA计划2029年将深度探索金星，该任务将在2031年中期通过金星的分层大气下降到该星球的表面。DAVINCI是首个使用航天器飞越和下降探测器来研究金星的任务。NASA计划2029年将深度探索金星。
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美国国家航空航天局(NASA)宣布将于2029年发射一艘航天器探索金星。探测器计划多次飞越金星，并穿越环境恶劣的金星大气层抵达金星表面。
金星大气层对航天器来说很不友好，下降过程堪称地狱般的存在。这项名为“达芬奇”(DAVINCI)号的金星探测任务将探索金星大气层深处稀有气体、具体化学成分并拍摄照片，将是人类第一个通过飞越和降落来探索金星的航天任务。
“达芬奇”号任务预计将探索金星各层大气，并在2031年6月抵达金星表面。自20世纪80年代初以来，科学家们一直渴望获得金星数据。如果一切顺利的话，“达芬奇号”任务能够捕捉到关于金星的详实探测数据，此前，NASA只有两项任务造访过金星，分别是1978年发射升空的“先驱者”号和90年代初发射升空的“麦哲伦”号。
“达芬奇”号宇宙飞船实质上是一个飞行化学实验室，它可以测量金星不同的大气层和气候组成，并在下降过程中拍摄关于金星高地的第一张俯瞰图像。“达芬奇号”任务的仪器计划绘制金星表面的地图，并探测金星像山一样的高地分布。
NASA科学家称，金星上这些被称为“镶嵌地块”(tesserae)的特征与地球上的大陆类似，这意味着金星可能有板块构造。
位于美国马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心达芬奇任务首席研究员吉姆·加文（Jim Garvin）在一份声明中说：“有关化学成分、环境和下降成像数据的组合将描绘出金星各层大气的画面，并说明金星大气如何与阿尔法雷吉奥山脉的表面相互作用。阿尔法雷吉奥山脉的面积是得克萨斯州的两倍。”
“这些探测任务将使我们能够评估金星大气的演化进程，并在金星表面检测花岗岩等特殊岩石类型，同时寻找可以告诉我们侵蚀或其他形成过程在金星表面造就的景观特征。”
“达芬奇”号任务还将通过测量金星大气层最深处气体和水的组成来调查金星过去是否存在过海洋。金星可能是我们太阳系中第一个宜居世界，科学家推测金星此前存在与地球相似的海洋和气候；但期间发生了一些事情，使金星变成一个温度高到足以融化铅的行星。
根据2019年的一项研究，在一次事件引发气候剧烈变化之前，金星可能在几十亿年的时间中温度稳定，还有液态水的存在。这项研究的作者是美国宇航局戈达德空间科学研究所的物理科学家迈克尔·韦(Michael Way)，他曾在2016年与人合作研究过金星史前气候和海洋。
现在的金星几乎是一个死星，其有毒大气层比地球厚90倍，表面温度能达到462摄氏度。
由于“达芬奇”号任务将多次飞越金星，航天器会使用两台仪器来研究大气层，并从轨道上绘制出关于金星高地的地图。然后，航天器将释放一个携带5个仪器的下降探测器，一路抵达金星表面。
下降过程持续大约一个小时的时间，探测器将使用隔热罩保护自身安全。当抵达距离金星表面约67公里的高度时，探测器将丢弃隔热罩，并对大气气体进行采样和分析。下降探测器穿过金星表面30500米厚的高空云层后，还会拍摄数百张照片。
戈达德副首席研究员斯蒂芬妮·盖蒂（Stephanie Getty）在一份声明中说：“探测器将在阿尔法雷吉奥山脉着陆，但着陆后不再需要继续运行，因为所有需要的科学数据将在到达金星表面之前完成采集。”“如果我们能以每秒11米的速度着陆，理想条件下探测器能够在金星表面运行17到18分钟的时间。”
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NASA科学家和工程师们在最近发表的一篇论文中给出了有关该机构的金星深层大气惰性气体、化学和成像调查(DAVINCI)任务的新细节。据悉，该任务将在2031年中期通过金星的分层大气下降到该星球的表面。DAVINCI是首个使用航天器飞越和下降探测器来研究金星的任务。
DAVINCI是一个飞行分析化学实验室，它将首次测量金星巨大的大气-气候系统的关键方面，其中许多方面自20世纪80年代初以来一直是金星的测量目标。另外，它还将首次提供金星山地高原的下降成像，同时还将以轨道上不可能的尺度绘制其岩石成分和表面浮雕。
这项任务支持对少量存在的未被发现的气体和最深的大气层的测量，包括氢同位素的关键比率--水的组成部分，这有助于揭示水的历史，无论是液态水海洋还是早期大气层内的蒸汽。
据了解，该任务的载体、中继和成像航天器(CRIS)有两个机载仪器，它们将在飞越金星期间研究该行星的云层并绘制其高地区域。此外，该任务还将投放一个小型下降探测器，该探测器有五个仪器，它们将在下降到地狱般的金星表面时以极高的精度提供一系列新的测量。
发表《Planetary Science Journal》上的这篇论文的'第一作者、NASA戈达德太空飞行中心的DAVINCI首席研究员Jim Garvin说道：“这组化学、环境和下降成像数据将描绘出金星的分层大气及它如何跟Alpha Regio山区的表面互动，该地区面积是德克萨斯州的两倍。
这些测量将使我们能评估大气的历史方面以及探测表面的特殊岩石类型如花岗岩，与此同时还可以寻找能告诉我们侵蚀或其他形成过程的提示性景观特征。”
DAVINCI将利用三个金星重力辅助，其通过利用行星的重力来改变CRIS飞行系统的速度和/或方向来节省燃料。前两次重力辅助将为CRIS飞越金星做好准备，从而在紫外线和近红外光中进行遥感，以此来获得超60吉比特的关于大气和表面的新数据。第三次金星引力辅助则将为航天器做准备，从而释放探测器以使其进入、下降、进行科学研究和着陆并向地球进行后续传输。
第一次飞越金星将在发射后6个半月并将花两年时间使探测器进入位置，这样其可以在“正午”的理想照明下进入Alpha Regio的大气层，目的是以328英尺（100米）到比一米更细的尺度测量金星的景观。这样的比例可以无需着陆的情况下对金星的山区进行着陆器式的地质研究。
一旦CRIS系统离金星约两天的距离，探测器的飞行系统就将会被释放，与此同时安全地将直径三英尺（一米）的钛制探测器包裹在里面。探测器将在离地表约75英里（120公里）处开始跟金星上层大气互动。科学探测器将在离地表约42英里（67公里）处抛出其隔热罩后开始科学观测。
随着隔热罩的释放，探测器的进气口将摄取大气中的气体样本并进行详细的化学测量，这就像好奇号探测器在火星上进行的那种测量。在其一小时的下降过程中，该探测器还将在其出现在距离当地表面约10万英尺（30,500米）的云层下时获得数百张图像。
来自戈达德的副首席研究员Stephanie Getty说道：“探测器将在Alpha Regio山区着陆，但着陆后不需要操作，这是因为所有需要的科学数据都将在到达地表前拍摄。如果我们以约25英里/小时（12米/秒）的速度挺过着陆，那么在理想的条件下，我们可以在表面上有长达17-18分钟的操作。”
DAVINCI暂定于2029年6月发射，2031年6月进入金星大气层。
Garvin说道：“以前在金星大气层内的任务都没有像DAVINCI的探测器那样详细地测量化学或环境。此外，以前的金星任务没有在金星磁石高地上空下降，也没有对金星表面进行下降成像。DAVINCI将以Huygens探测器在土卫六所做的工作为基础改进以前的金星原位任务，但要有21世纪的能力和传感器。”
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迄今为止，NASA只派过2艘飞船前去拜访金星，我们知道这颗距离太阳第二近的行星地表相当火热，但过去只通过雷完成像，不曾有探测器在下降过程中拍摄金星真面目。再等几年，DAVINCI探测器就会打头阵穿越金星大气层抵达金星表面，最近NASA发布了DAVINCI任务新细节。
未来几年除了要让人类重返月球，NASA与ESA也准备好重返金星。去年6月，NASA宣布将于2028～2030年间发射前往金星的2项新任务，一项名为VERITAS，另一项名为DAVINCI，VERITAS是环绕金星运行的轨道飞行器，将以高清晰细节搭建金星表面并重建3D视图，也会研究金星是否还有活火山活动将水蒸汽释放到大气。
DAVINCI任务则背负重要使命，将携带数种仪器承受极高温度与压力穿越金星大气层，于降落期间吸收金星大气约1小时以收集大气、温度、压力和风速数据，同时拍摄数百张穿越这颗地狱行星过程的照片。
欧洲太空总局（ESA）也宣布将于2031年推出金星任务EnVision，准备带来金星内核到高层大气的整体行星视图。
甚至，连麻省理工学院都推出由私人资金赞助的小型金星生命探测器（Venus Life Finder，VLF），且按照计划会抢先NASA一步、于2023年搭乘火箭实验室电子号火箭前往金星，于3分钟内穿越金星云层探索金星生命。
最近，NASA进一步发布DAVINCI任务细节：发射之后，DAVINCI需花2年时间才能让探测器在理想“正午条件”进入金星大气层，CRIS飞行系统将通过重力辅助改变速度与方向以节省燃料，并在飞越大气期间研究金星云层、搭建高地地图；另外释放带有5个仪器的小型下降探测器进一步降落，负责检测地表特殊岩石类型（如花岗岩）、侵蚀地形景观等。
探测器将在离金星地表约67公里时展开科学观测，并在约1小时下降过程中，于地表上方约30,500米处拍摄数百张图像。最终探测器会在Alpha Regio山脉着陆，如果以每秒12米速度着陆还幸运幸存下来，探测器可当地面再进行长达17～18分钟操作。
DAVINCI暂定于2029年6月发射、2031年6月进入金星大气层。此前，NASA最后一个金星专门任务是麦哲伦号，于19 89年抵达金星轨道并于1994年结束。
新论文发布在《行星科学》（Planetary Science）期刊。
