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NASA CubeSat任务获得资金以解决维纳斯之谜

时间:2021-10-22 13:55:11 来源:

由NASA的MESSENGER任务拍摄的这张照片显示,云雾笼罩的金星看上去毫无特色。然而,在紫外线下,该行星具有完全不同的外观,如下所示。学分:美国宇航局

美国国家航空航天局(NASA)的戈达德太空飞行中心(Goddard Space Flight Center)已获得资金,用于推进CubeSat任务概念,从而揭示金星最上层云层中神秘的紫外线吸收剂的性质。

金星在可见光下看起来平淡无奇,但将滤光片改为紫外线,地球的双胞胎突然看起来像是另一颗行星。深色和浅色区域使球体呈条纹状,表明行星的云顶中正在吸收紫外线。

在位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心工作的一组科学家和工程师,已从该机构的行星科学深空小型卫星研究(PSDS3)计划中获得资助,以推进CubeSat任务概念的揭示,揭示了位于太空舱内的这种神秘吸收体的性质。行星最上层的云层。

这项名为CubeSat UV实验(CUVE)的任务将使用对紫外线敏感的仪器和新型碳纳米管聚光镜来调查金星的大气层。

金星的结构和大小与地球相似,但其旋转方向却与大多数行星相反。它厚厚的大气层主要由二氧化碳组成,上面散布着硫酸液滴,将热量捕集在失控的温室效应中,使其成为太阳系中最热的行星,其表面温度足以熔化铅。

尽管美国航空航天局和其他国际太空计划向金星派出了多次飞行任务,但“尚未确定云顶吸收器的确切性质,” CUVE首席研究员瓦莱里亚·科蒂尼(Valeria Cottini)说,他是马里兰大学的研究人员,他领导着一个专家小组在行星大气的组成,化学,动力学和辐射传递方面。她补充说:“这是悬而未决的问题之一,是重要的问题。”

金星过去的观测表明,太阳能的一半被上层的硫酸云层吸收在紫外线中,使该行星具有条纹状的暗和亮特征。其他波长被散射或反射到太空中,这解释了为什么行星在光学上看起来像一个无特征的黄白色球体-人眼可以看到的波长。

从紫外线中可以看到,金星被明亮和黑暗的区域所条纹,这表明该行星的顶云层正在运行一个未知的吸收体。该图像是由NASA的“先驱金星”轨道器于1979年拍摄的。学分:美国宇航局

科蒂尼说,关于导致这些条纹,对比特征的原因的理论很多。一种解释是对流过程会将吸收器从金星厚厚的云层深处疏通,将物质输送到云层顶部。局部风将材料沿风的方向散布,形成长条纹。科学家认为,在紫外线下观察到的明亮区域可能对流稳定,并且不包含吸收剂,而黑暗区域则可以。

“由于金星对太阳能的最大吸收发生在紫外线中,因此确定未知吸收剂的性质,浓度和分布至关重要,” Cottini说。“这是一个高度集中的任务-非常适合CubeSat应用程序。”

为了了解有关吸收器的更多信息,CUVE团队包括戈达德的科学家以及马里兰大学和天主教大学的研究人员,他们正在利用戈达德在小型仪器和其他技术上的投资。除了驾驶微型紫外线照相机添加背景信息并捕捉对比度特征外,CUVE还可以搭载Goddard开发的光谱仪来分析覆盖紫外线和可见光的宽光谱带(190-570纳米)中的光。该团队还计划利用对CubeSat导航,电子设备和飞行软件的投资。

CUVE团队成员Tilak Hewagama说:“许多这些概念都是由重要的Goddard研发投资驱动的。”他与Goddard科学家Shahid Aslam,Nicolas Gorius以及其他人合作,展示了与CubeSat兼容的光谱仪。“这就是让我们开始的原因。”

另一个新颖的CUVE改编版是轻型望远镜的潜在用途,该望远镜配备了由环氧树脂中的碳纳米管制成的反射镜。迄今为止,还没有人能够使用这种树脂制作镜子。

这种光学器件具有几个优点。除了重量轻和高度稳定外,它们还相对易于复制。它们不需要抛光,这是一个耗时且通常昂贵的过程,可确保光滑,完美成形的表面。

该镜子是由戈达德承包商彼得·陈(Peter Chen)开发的,是将环氧树脂和碳纳米管的混合物倒入心轴或模具中制成的,该心轴或模具的形状符合特定的光学规定。然后,技术人员加热模具以固化和硬化环氧树脂。设置好后,镜子会用铝和二氧化硅的反射材料进行镀膜。

研究目标

该小组计划进一步增强飞行任务的技术,并评估技术要求,以作为辅助载荷到达金星周围的极地轨道。该团队认为,到达目的地需要CUVE一年半。一旦进入轨道,该小组将收集大约六个月的数据。

“ CUVE是有针对性的任务,具有专用的科学有效载荷和紧凑型客车,可最大限度地提高飞行机会,例如与另一个前往金星或目标不同的任务的乘车共享,” Cottini说。“ CUVE将补充过去,现在和将来的维纳斯任务,并以较低的成本提供巨大的科学回报。”

包括CubeSats在内的小型卫星在NASA的勘探,技术演示,科学研究和教育研究中正发挥着越来越大的作用,其中包括:行星空间探索;地球观测;基础地球与空间科学;并开发前体科学仪器,例如尖端的激光通信,卫星到卫星通信和自主移动能力。


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