探索太陽系，人們不僅要將探測器發送到遙遠天體的附近去觀察它們，還希望能夠直接著陸在這些天體上近距離地研究它們。而在星球上安全著陸往往是決定成敗的關鍵一步。自太空時代以來，人類的探測器在太陽系中的行星、衛星、小行星和彗星等主要的星球上都有過令人難忘的著陸時刻，其中火星和月球最受科學家的青睞。

然而，迄今不盡如人意的地方依然很多。例如金星，雖然它距離我們很近，但在金星上著陸并不容易，只有很少的航天器獲得了成功。而木衛二，雖然這顆冰凍衛星被認為是太陽系中尋找生命最理想的地方之一，但迄今還沒有一個探測器在木衛二上著陸。人們經常談到上述兩顆星球，但它們表面的情況究竟如何，人們依然陌生。

現在，科學家們正在努力改變這種狀況，他們設計了一些新的著陸方案，設想未來的宇宙飛船若要降落在金星和木衛二上，應該采用怎樣的與傳統方法不一樣的著陸新技巧。

金星是一個很難訪問的世界，這一點科學家們已經有所領教。金星上熾熱的溫度和巨大的大氣壓力，不足兩小時就能摧毀抵達它表面的探測器。但行星科學家們還是非常期待前往金星，因為他們越來越肯定金星曾經是適合居住的。一些科學家還聲稱，他們發現金星的大氣云層中有微生物活動的痕跡，因為云層中擁有一種通常與某種微生物共存的化學物質——磷化氫。在地球上，磷化氫是由某些細菌釋放的，而金星云層中出現磷化氫意味著在現代金星的上層大氣中也有可能存在微生物。

雖然目前微生物并沒有被證實在金星上確實存在，但金星的環境曾經宜居的觀點已越來越被學術界所認可，這導致科學家們急于探索金星。他們注意到金星上有一個名為“特塞拉”的山區地帶，那里的山脈呈脊狀和折疊狀，這很可能是大陸板塊相對運動的結果，表明金星上可能存在著某種形式的構造板塊。板塊的運動把新巖石帶到表面，從而形成了這種折疊狀的山地地形。在地球上，構造板塊的存在和運動，對地球生命的存在和演化起到了非常重要的作用。

“麥哲倫號”軌道飛行器拍攝的圖像，顯示金星上被稱為“特塞拉”的山區地帶，其折疊狀的山地地形可能是地質構造活動的產物

進入稠密大氣層

為此，科學家們設計了前往金星的太空任務，這個任務除了有環繞金星飛行的軌道器外，還有一個可以鉆取和分析特塞拉地區巖石樣本的著陸器。然而目前看來，著陸器在金星的山區著陸的難度很大。雖然在20世紀90年代，美國宇航局的“麥哲倫號”軌道飛行器繪制了一幅金星地形圖，但這幅圖只是籠統地展示了金星上的大多數斜坡都小于30度，但具體的情況并不明確，且無法確定特塞拉地區的斜坡究竟有多陡峭。也許在某些區域，其坡度可達到60度。假如著陸器降落在了這些區域，就很容易傾倒。因此，著陸器需要某種智能導航系統來選擇最佳的著陸地點并進行導航。

金星表面的三維合成圖像

由于金星大氣的密度和壓力非常大，擬議中的著陸器并不能像火星著陸器那樣使用小型火箭發動機來減速，它使用的是一種風扇式的裝置。風扇能使著陸器幾乎像潛水艇一樣慢慢接近地面，這樣一來，金星上的稠密大氣的劣勢便反而轉變成為優勢了。

然而，金星上的稠密大氣還將帶來另一個更大的挑戰，那就是著陸器在金星上降落時很難看清地面的景物。稠密的大氣層，使得金星的表面比地球或者火星上更容易散射光線。一旦著陸器下降到距離地面只有幾千米時，金星表面的視野就變得非常模糊了。

更為糟糕的是，這些散射光線還會讓人產生光源仿佛來自四面八方的錯覺，就像手電筒的光線照射到了霧中一般。這樣一來，金星上的物體就難以出現陰影，陡峭的斜坡或巨大的巖石無法借助陰影凸顯出來，這給安全著陸帶來了很大的風險。一些科學家認為，雖然著陸金星的大多數挑戰都有近乎可行的解決方案，但無法看清景物仍然是最大的障礙。

著陸冰凍星球

與著陸金星相較，著陸器在木衛二上不會遇上濃密的大氣，也沒有熾熱的高溫和巨大的氣壓攔路，木衛二表面的景物也是清晰的。但木衛二的表面由冰組成，有山脊、溝壑和裂縫，還有少量環形山。著陸在這種冰凍的星球上，面臨的挑戰依然嚴峻。科學家們正在考慮將用于火星的著陸技術用在木衛二的著陸器上，這是一種名為“太空起重機”的著陸裝置，2012年，“好奇號”火星探測器著陸火星時就首次使用了這種技術。它是一個裝有制動火箭發動機的懸吊系統，可以將著陸器懸吊著輕輕地“放”到星球的表面。2021年2月，“毅力號”探測器著陸火星時也使用了這項技術。

但木衛二上的重力很小，只相當于地球上重力的七分之一。在這種情況下，巨大的著陸器在著陸時依然充滿不確定性，因為假如著陸時出現反彈之類的情況，著陸行動就會面臨失敗。對此，美國噴氣推進實驗室的工程師約翰·伽侖介紹道：“我們的要求是不論星球表面的形態如何，著陸器都要能夠適應，并在上面保持穩定。”為此，研究人員為著陸器設計并測試了各種樣式的支撐裝置，它們可以鎖定在冰面上，也可以使著陸器像青蛙一樣穩穩地蹲伏在冰面上。

一艘宇宙飛船降落在木星冰冷的衛星木衛二上（想象圖）

木衛二的大小和月亮差不多。迄今，科學家們對木衛二的了解依然很膚淺。20世紀90年代，“伽利略號”木星探測器探測了這顆衛星。探測結果表明，木衛二冰殼之下可能存在著一個液態的水體，這個巨大的地下海洋正是科學家們對它深感興趣的原因，因為地下海洋的存在意味著木衛二很可能是一個存在生命的星球。

“伽利略號”木星探測器認真觀察了木衛二冰凍的表面，發現木衛二上有獨特的雙脊地形，它們可達300米高，并延伸數百千米。科學家們目前尚不清楚這種奇怪的冰地形是如何形成的。一些科學家認為，木衛二可能存在鋸齒狀的冰刺，被稱為“冰刃”。但僅憑“伽利略號”傳回的圖像，完全無法判斷冰刃是否存在。假如這種冰結構真的存在，那么著陸木衛二就會面臨更大的難度。不過最新的研究顯示，木衛二上缺少大氣，冰刃應該很難形成。

為了加深對木衛二的了解，人們也設計了另外一項太空任務，名為“木衛二快船”，計劃于2024年發射，2030年抵達木星。它將為木衛二拍攝高分辨率的圖像，這將有助于澄清木衛二上是否存在冰刃的問題。同時，“木衛二快船”也將對木衛二進行多方面的綜合探測，這將有利于加快人類對這顆陌生星球的進一步了解。

作者：張唯誠

來源: 《科學24小時》

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