重返金星：NASA计划将对金星进行双重探测

美国国家宇航局（NASA）的行星科学计划在金星上押下了重注。几十年来，NASA一直在火星上寻找太阳系中过去或现在的生命迹象。

这笔赌注的形式是为发现计划任务提供双倍的发展资金，总额高达10亿美元。DAVINCI+ 和 VERITAS 都是在竞争过程中从四名决赛选手中脱颖而出的 —— 剩下的任务是研究木星的卫星艾奥和海王星的卫星海卫一的任务。

6月2日，美国宇航局局长比尔·纳尔逊在他的第一次“国家宇航局”演讲中说：“这两项姊妹任务都旨在了解金星是如何变成一个能够在表面熔化铅的地狱般的世界的。它们将为整个科学界提供机会，来研究一个我们已经30多年没有去过的星球。”

金星在存在的早期，经历了一场失控的温室效应，它的经验教训可以提高科学家对我们地球不断变化的气候的理解。这些任务还可能解决来自太阳的第二块岩石的最大问题之一：是否有生命存在于其云层的上层。

去年，研究人员报告说，他们在金星的大气层中发现了一种叫磷化氢的化合物存在的迹象，这种化合物可能与生物过程有关。

在那之后的几个月里，人们开始质疑金星上生命的证据到底有多可靠。这两个飞行任务将可以提供数据，支持有关生物活动的说法。他们还可以将天平转向非生物过程，如火山作用，这些过程也可以产生磷化氢。

无论如何，发现计划的两项新任务，计划在2028 — 2030年的时间框架内启动，对于那些长期以来感到被忽视的关注金星的研究人员来说，将是一个福音。

行星科学研究所（Planetary Science Institute）的高级科学家戴维·格林斯彭热情地表示，“我的整个职业生涯都在推动这个项目。关于气候、类地世界的历史和宇宙中的生命，有太多要学的了。我无法形容我有多激动。”

保罗·伯恩，北卡罗莱纳州立大学的行星科学家，他也表示，NASA加倍投入金星任务的决定是“一个不可思议的结果”，也是一笔大交易。

据行星协会（Planetary Society）的预算分析显示，截止到2020年，NASA在金星任务上花费了37亿美元（经通货膨胀因素调整后），与同期在火星任务上花费的285亿美元相比相形见绌。在此期间，行星科学支出总额达到969亿美元。

实际上，美国宇航局的麦哲伦轨道飞行器是美国最后一个访问金星的宇宙飞船，于1989年发射。从那时起，欧洲和日本的人造卫星发回了更多关于金星气候和大气的信息。NASA的两个新任务将在这一传统的基础上进行，并添加一些新的花样。

上图：艺术家们描绘的VERITAS宇宙飞船（左）和DAVINCI+探测器（右）抵达金星时的样子。

例如，“DAVINCI+”计划将一个球形探测器送入金星大气层，在降落过程中收集不同层次的化学读数。这项任务的首字母缩写是“深空金星稀有气体、化学和成像调查（Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble Gases, Chemistry and Imaging）”，它可以告诉科学家金星是否曾经有过海洋。

来自 DAVINCI+ 的图像可以提供被称为“tesserae”的地质特征的高分辨率视图，美国宇航局称其可能与地球大陆相媲美。 这些特征可以揭示金星的早期地质和板块构造的影响。

“VERITAS”是“金星发射率、无线电科学、InSAR、地形和光谱（Venus Emissivity, Radio Science, InSAR, Topography And Spectroscopy）”的首字母缩写，它将使用合成孔径雷达传感器来穿透金星的云层，并在几乎整个星球上绘制三维表面高度图。这些读数可能会显示板块构造和火山活动等过程是否仍然活跃。

人造卫星还将绘制来自金星的红外发射图，这将有助于科学家锁定金星的表面组成，并确定活火山是否正在向大气中释放水蒸气。

VERITAS的贡献者还包括德国航天中心、意大利航天局和法国国家空间研究中心。洛克希德·马丁公司将为DAVINCI+和VERITAS公司建造航天器。

NASA选择了两个技术演示来搭乘这两个选定的任务，Veritas将主持深空原子钟Clock-2，这是用于太空任务的新一代超精密时钟的原型。DAVINCI+ 将搭载紧凑型紫外可见成像光谱仪（CUVIS），它将使用一种新技术进行紫外线观测。这些读数可以帮助科学家弄清楚为什么金星的云层吸收了如此多的紫外光。

还有更多的前往金星的任务正在进行中，尽管目前还不清楚它们是否或何时会离开地面。Rocket Lab的创始人兼首席执行官彼得·贝克也曾表示，他“正在非常努力地组织一项私人任务，准备在2023年前往金星。”同样，“突破计划”宣布，他们正在资助一项研究，以跟进围绕金星云层宜居性的问题。

DaVinci+和Veritas加入了一个享有盛誉的发现计划任务俱乐部，其中包括火星探路者、信使水星任务、开普勒太空望远镜和火星洞察力着陆器。两项专注于小行星的发现号任务（名为露西和普赛克）计划分别于2021年和2022年发射。
两个最新的发现计划任务中的每一个，都将获得约5亿美元的设计和开发费用，运载火箭尚未选定。

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