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想探索外星海洋?看这些探测器如何大显神通

2018-04-23 11:03:44  新浪科技    参与评论()人

NASA正在考虑向土卫六发送一枚浮标,让它在土卫六的海洋中随波逐流。但问题在于,这种探测器的去向将全靠风向和洋流决定。“大多数情况下,浮标漂到岸边后便会暂时留在沙滩上,下次涨潮时再重新漂起、回到大海。”约翰霍普金斯大学应用物理实验室行星科学家拉尔夫·洛伦兹(Ralph Lorenz)指出。但无法保证它每次都能顺利重回大海。

但潜艇则能自己决定前进方向,还能探索海面下方的情况,收集海底沉积物。NASA希望在接下来20年内将潜艇送上土卫六。潜艇发电机将利用钚等放射性物质衰变时产生的热量发电,这将成为潜艇电子元件在土卫六温度低至零下178摄氏度的海洋中顺利运作的关键。

要应对土卫六的严寒环境,“需要精心设计,而非物理奇迹。”洛伦兹指出,他是该潜艇的首席设计师,“放射性反应堆产生的废热便是一大关键,此外还要审慎选择泡沫隔热材料。”

另一大挑战在于,我们不清楚土卫六的海洋究竟由哪些化学物质构成。其中主要是甲烷(类似于地球上的液态天然气),还有少量液态乙烷和溶解在其中的氮气。但这些物质的具体比例仍不清楚,也许在每个土卫六海洋中都有所不同。因此该项目希望设计出的潜艇能在多种密度不同、黏性各异的液体中行驶。

工程师们对土卫六海洋中的氮气尤为重视,因为氮气可能会形成气泡、干扰潜艇行驶。如果潜艇发电机产生的部分废热渗入了环境中,便可能出现这种情况。“这部分热量不足以让周围的液体沸腾,但会导致溶解在液体中的氮气析出。”NASA格伦研究中心低温推进技术工程师杰森·哈特维格(Jason Hartwig)解释道。

螺旋桨在液体中旋转时也会产生气泡。哈特维格指出,每枚叶片后部都会产生一个小小的空腔,这里压力骤减,让气泡得以形成,就像打开碳酸饮料时、液体滋滋冒泡一样。

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