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是时间跟地球炽热的“双胞胎”行星说再见了。从下周开始,欧洲空间局(ESA)的“金星快车”(Venus Express)将展开一系列俯冲,闯入金星地狱一般的大气层。这标志着目前环绕这颗行星运转的唯一一艘探测器,即将开启最终的“死亡”模式。

金星

这些俯冲动作会把“金星快车”带入金星大气层中先前它从来没有闯入过的更深处,在这片很大程度上还未被研究过的领域记录环境数据。这还是一项测试,看这艘无人探测器在穿越金星浓厚大气的过程中能够坚持多久,这将为未来的行星际探测任务提供的数据。

“金星快车”或许撑不过为期一个月的“花样作死俯冲大赛”。就算撑下来了,这艘无人探测器也将在今年晚些时候耗尽燃料。未来10年内,人类没有计划再针对金星发射专用探测器,一艘已经损坏的日本无人探测器明年(2015年)飞抵金星的机会也相当渺茫。

但是,对于这颗被我们忽视的近邻,还有太多东西有待发现。更好地了解金星,有可能帮助我们回答现代科学中两个最重要的问题:地球的气候会如何变化,以及我们在宇宙中是否孤单?

“金星与地球如此相似,却又如此不同,”欧洲空间局的项目科学家哈坎·斯韦德赫姆(Håkan Svedhem)说,“想要了解所有类地行星的话,就真有必要好好了解一下金星”。

第一眼看去,金星似乎跟地球没什么相似之处。它被厚厚的二氧化碳浓雾包裹,高空飘浮着有毒的硫酸云,云顶温度高达450℃。金星的地表极其干燥,大气压强高到足以压裂潜水艇的船体。

然而,金星的大小和质量几乎跟地球一模一样,而且是由相似的物质成分构成的。人们认为,金星最初像地球一样拥有一个富含水的大气,甚至金星表面在一段较短的时间内曾是适宜我们居住的。但金星更靠近太阳,而且缺乏全球性的磁场。要知道,正是全球性的磁场保护着地球上的我们免受太阳高能辐射之苦。

没有这层防护,年轻的金星在高能辐射的轰击下蒸干了空气中的绝大部分水分,只留下浓密的二氧化碳,触发了一场失去控制的温室效应。

为“金星快车”效力的美国航空航天局(NASA)天体生物学家戴维·格林斯彭(David Grinspoon)说:“金星就像是一场受控实验:就像你拿到了另一个地球,把初始条件稍稍改变一些,看看会发生什么。”

对于地球的这颗“邪恶版双胞胎”,在为期8年的环绕飞行中,“金星快车”已经做出了许多发现,最值得一提的是这颗行星上风的模式。

“这确实是我们在另一颗行星上布置的第一颗气象卫星,”格林斯彭说,“长时间对它观测已经让我们获得了大量认知,看到了(金星)大气中变化的模式。”

奇怪的是,将“金星快车”采集的大气数据输入不同的气候模型,得出了一些令人吃惊的结果。斯韦德赫姆说,尽管这些模拟能够如实再现地球上的气候状况,但在复现金星气候方面,它们全都失败了,无一例外。指出失败的原因,能够向我们透露有关气候变化更深层次物理过程的讯息,或许有助于改进针对地球的那些气候模型。

对那些致力于在银河系其他地方寻找类地行星的天文学家,这样的知识或许也有用处。目前,我们已经有能力发现质量和半径类似于地球、在恰当的距离上围绕恒星运转、表面上允许液态水存在的外星行星。

理论上讲,金星也落在这一类行星当中,所以远远看去像是“天堂”的星球,近距离看去或许会是地狱。格林斯彭说:“如果我们连金星都解释不了,那就根本没有机会预言外星行星上的状况。”

大胆俯冲
“金星快车”将通过空气动力制动的方式来实现减速,以便降低高度。这会让探测器更加靠近行星的表面,从而研究更多的细节。不过,这也将为“金星快车”唱响挽歌。

6月18日,“金星快车”将进行它深入云层的首次俯冲,它在那里将记录到来自金星大气层的摩擦效果。这样的俯冲会进行许多次,直到7月11日。在此过程串,它还将测量金星大气的密度和化学构成。

欧洲空间局以前还从未尝试过空气动力制动,因此从“金星快车”上得来的经验,对于未来的探测器会很有价值。举例来说,2017年ExoMars探测器抵达火星时,欧洲空间局就计划使用这一技术来减速。

了解更多空气动力制动技术,对载人航天任务也有所帮助。一种相关的变轨技术,即空气动力俘获技术,将帮助载人飞船登陆火星或者返回地球,而不需要携带过于庞大的着陆反推火箭。

“人们以为,太空旅行的困难之处在于能跑多快跑多快,”格林斯彭说,“抵达的时候减慢速度也是难点,因为你需要一个巨大的火箭来减速,不然就只能跑过头。”

如果“金星快车”能够撑过这场严酷考验,欧洲空间局计划将它的轨道再升回高空,继续观测金星,直到燃料耗尽为止。

还有许多问题仍然未被解答,比如这颗行星上是否仍有火山活动,再比如生命是否曾经在这颗星球上繁盛过。

然而,无论是美国航空航天局,还是欧洲空间局,都没有专门针对金星计划其他的任务。其他空间探测机构也指望不上。过去10年来,俄罗斯一直说要再现上世纪六七十年代一系列金星探测器大获成功的辉煌。“这件事做得不算非常好,”俄罗斯太空研究机构的俄勒格·科拉布廖夫(Oreg Korablev)说,“俄罗斯现在的航天任务主要以月球探测为主。”而计划中的金星探测任务,也就是被称为“金星D”(Venera-D)的探测器,预计最早会在2024年发射。

2012年,印度空间研究组织(ISRO)宣布,他们将在下一年发射一艘金星轨道探测器,但接下来就没有然后了。目前仅存的金星探测计划归属于日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)。它的“破晓号”(Akatsuki)探测器曾在2010年尝试进入环绕金星的轨道。尽管由于引擎受损,那次尝试没有成功,但该航天器会在明年(2015年)绕回金星,再做一次尝试。

与此同时,火星简直称得上是门庭若市。两艘航天器目前正在前往火星的途中,至少还有另外4艘预计在未来10年内发射。就连“金星快车”本身,也不过是欧洲空间局“火星快车”边角料的“废物利用”罢了。

这两颗离我们最近的行星,我们的态度却如此不同,部分原因在于技术。在炽热的金星表面,无人探测器最多活不过几个小时。除此之外,能源也成问题。其他探测器可以使用太阳能电池板,但金星上浓厚云层让太阳能板在这里失去了用武之地。

云层的遮盖或许也阻隔了我们的想象力。格林斯彭说:“想象我们自己置身其上,火星要容易得多。这是个很大的问题。”

NASA约翰·格伦研究中心的杰弗里·兰迪斯(Geoffrey Landis),正致力于专门为金星探测打造实用技术,包括能够在高温下操作的电子电路,以及能为地面上的金星漫游车指引方向的太阳能飞机。

或许一项雄心勃勃的金星漫游车任务,是使大家对金星重燃兴趣的关键。“我们已经发现火星有多么迷人,是因为我们能够在火星表面着陆并且四处游荡。”兰迪斯说,“如果我们也能够在金星上漫游,我们会发现:哇,这里跟火星一样有趣。”