魔星敢死队

刘进军

“这是一颗新星！一颗土星的卫星！”1655年3月25日，荷兰物理学家、天文学家和数学家惠更斯发现了土星的最大卫星——“土卫-6”。科学家用古希腊神话中神仙家族的 “大力神”命名这颗卫星，英文名为“泰坦”（Titan）。

关于“土卫-6”的起源，科学家们尚不能确定。然而，它的大气提供了线索。美国宇航局、欧洲空间局和意大利航天局合作发射的“卡西尼-惠更斯号”探测器对“土卫-6”进行了观测，其携带的科学仪器测量了“土卫-6”大气中的“氮-14”和“氮-15”同位素。

科学家们从传回的数据中发现，“土卫-6”的氮同位素比率与奥尔特云中的彗星最为相似。奥尔特云在太阳系的最外层，那里拥挤地分布着数千亿颗大大小小的冰球。奥尔特云围绕太阳公转，距离大约5000～100000个天文单位（一个天文单位约1.5亿千米）。“土卫-6”的氮气比例表明，它形成于太阳系早期。它的血统来自一个由气体和尘埃组成的原始太阳星云，并非来自比土星更温暖的土星亚星云。如此看来，“土卫-6”与土星是“兄弟”，而不是“父子”。

木星、土星、天王星和海王星都远离太阳，它们的卫星都是大冰球，被统称为“冰月卫星”。“土卫-6”也是一颗冰月卫星。它是土星最大的衛星，其直径为5149.4千米，比月球直径大一半，属于太阳系的第二大卫星。它的质量是月球的1.8倍。它距离土星约120万千米，阳光到达那儿大约需要80分钟。由于距离遥远，阳光照射在土星和“土卫-6”的亮度大约是地球的百分之一。“土卫-6”上昼夜亮度差不多。

“土卫-6”早已被土星的引力锁定，动弹不得，只能永远一面朝向土星。它环绕土星的公转时间大致为16个地球日，自转时间也近16个地球日。所以在“土卫-6”上需要花费几乎一天时间，才能欣赏缓慢的日出或日落。

“土卫-6”是一个非同寻常的星球。在太阳系已知的200多颗卫星中，它是太阳系中唯一一颗拥有稠密大气层的卫星。它的表面完全被金黄色的氮气笼罩了。

“土卫-6”上的重力只有地球上的1/6，大致相当于月球的重力。这意味着 “土卫-6”上的雨滴直径可达9.5毫米，而地球上雨滴的最大直径只有约6.5毫米。这还意味着，在“土卫-6”上的一滴雨滴从天空中落下的速度，比在地球上落得慢。地球上的降雨速度约为32千米/小时，每秒9.2米。“土卫-6”上的降雨速度约为5.6千米/小时，每秒1.6米。

目前，科学家还不完全清楚“土卫-6”的内部结构。借助“卡西尼-惠更斯号”探测器观测后，人们只是逐渐对它的构造有了初步的了解。“土卫-6”从里到外可以分为5层：最里层是岩石的核心，是含水硅酸盐岩石;第二层是一层特别的水冰;第三层是高压冰层;第四层是一层含盐的液体;最外层是水冰的外壳。冰壳表面覆盖着有机分子。这些有机分子以沙子和液体的形式，从大气中落下或沉淀下来。

俯瞰“土卫-6”

“土卫-6”的起源十分可疑。

2006年2月-2007年4月，“卡西尼号”红外摄像机拍摄显示，“土卫-6”一直在变化。

“土卫-6”上的大气稠密、朦胧

“土卫-6”上金黄色的大气

可见“土卫-6”是一个冰封的星球，但它有云、雨、河流、湖泊，以及甲烷和乙烷等液态碳氢化合物的海洋。最大的海洋有几百米深，几百千米宽。可以说“土卫-6”的表面是太阳系中最像地球表面的地方之一。尽管“土卫-6”的温度要比地球低得多（达到-179℃），化学成分也不同，但是水冰起到了岩石的作用，撑起了外壳。“土卫-6”可能也存在火山活动，但喷发的不是熔岩，而是液态水。“土卫-6”的表面流淌着甲烷和乙烷，这些甲烷和乙烷雕刻出河道和湖泊。湖泊里充盈着液态天然气。在太阳系中，只有地球和“土卫-6”的表面存在液态天然气。

在赤道地区，巨大的黑色沙丘覆盖着大地，地貌相当恐怖。这些沙丘中的“沙子”是由黑色的碳氢化合物颗粒组成的，有点像咖啡渣。从外观上看，高大的沙丘与非洲纳米比亚沙漠中的沙丘并无不同。“土卫-6”表面似乎没有撞击坑，这意味着它的表面非常年轻。

当年，“旅行者号”掠过“土卫-6”时，科学家们希望看到它深藏不露的奇异外貌。但非常遗憾，人们只能看见一颗隐藏在橙色云雾里的星球。根据重力测量和多普勒效应观测，“土卫-6”环绕土星运行时，会有非常轻微的摆动。它竟然还会跳“摇摆舞”，这令科学家们疑惑不解，纷纷追问这到底是为什么？

全球海洋

迄今人类一共派遣了3颗太空探测器观测了“土卫-6”。美国“先驱者11号”、“旅行者1号”和“旅行者2号”探测器在飞越土星时，顺便拜访了“土卫-6”并进行了研究。2004-2017年间，“卡西尼-惠更斯号”在土星轨道上飞行了13年，环绕着土星飞越了294次，取得了重大成就。

“卡西尼-惠更斯号”多次对“土卫-6”进行重力测量，它的雷达和红外探测仪器窥视了“土卫-6”的阴霾，描绘出了“土卫-6”表面和复杂大气的详细地图，并发现“土卫-6”隐藏着一个地下海洋。

2005年1月14日，“卡西尼-惠更斯号”着陆器降落到“土卫-6”表面。它马上向地球报告：测量到“土卫-6”的冰层下大约55～80千米的深处存在全球海洋。

2006年7月，“卡西尼-惠更斯号”的雷达在“土卫-6”北极附近发现了一个湖泊或海洋，其面积约为10万平方千米，相当于15670多个西湖，深度达几十米。“土卫-6”因而成为太阳系中极少数可能存在可居住环境的星球。此外，“土卫-6”的海洋、湖泊和河流，以及液态甲烷和乙烷的海洋都可能成为宜居环境。尽管那里的生命都可能与地球的生命大不相同。

在太阳系内，只有“土卫-6”和地球拥有河流、湖泊和海洋。在“土卫-6”厚厚的水冰外壳下，就是海洋。海洋可能是孕育生命的地方。“土卫-6”的海洋、湖泊和液态碳氢化合物海洋，可能孕育着不同化学物质的生命。

2006年下半年，“卡西尼-惠更斯号”利用雷达绘制了“土卫-6”表面20%的地图。这次它又在“土卫-6”的北极地区发现了几十个湖泊，湖面上流淌着大量液态碳氢化合物，也就是石油。这里的石油湖泊含量是地球上所有已知石油和天然气储量的几百倍。

2006年2月-2007年4月，“卡西尼-惠更斯号”的合成孔径雷达在北极地区拍摄了丽姬娅湖。丽姬娅湖是“土卫-6”上已知的第二大湖，湖中充满了乙烷和甲烷等液态碳氢化合物。

“土卫-6”表面的岩石地貌

“土卫-6”的表面最像地球

“土卫-6”上的雷电、雨水和河流等效果图

“土卫-6”上的湖泊

“变形”机器人

太空探索，大部分的工作都是由机器人完成的。人类从地球向外太空发射太空探测器，越来越深入地探索太阳系。若要让机器人在充满挑战的环境中发挥作用，就需要更具智慧和能力的机器人。

现在，“土卫-6”已在行星科学家的探测名单上，但任何前往“土卫-6”的机器人都必须与地球截然不同的环境作斗争，比如寒冷的温度，低温的火山、洞穴、湖泊和海洋。在这样的环境下，“好奇号”类型的漫游车将很难做到。

美国宇航局一直在研究未来的太空机器人。早在2005年，美国宇航局举办了月球探测器大赛。其中就有一位洞穴专家和一位化学家共同研制的一种一机多分、会变形的球型探测器。美国宇航局因此受到启发，研究出一种由多个小型机器人组成的变形机器人，称为“变形机”，致力于解决探索“土卫-6”将要面临的挑战。

“变形机”探测器的研究团队，包括美国斯坦福大学和康奈尔大学的研究人员。他们开发出一种由更小的机器人组成的自组装机器人的概念，将其命名为“眼镜蛇”。每个“眼镜蛇”都是一个两栖机器人，会飞也会走。当单个“眼镜蛇”装入“变形机”时，“变形机”就像一个巨大的圆形轮子在星球表面滚动。当任务需要时，个别的“眼镜蛇”还可以从“变形机”中分离出来，飞行或潜行到目的地。

目前，“眼镜蛇”还处于测试阶段。如果这个想法实现了，那它只需要自主组装和智能探测，而无需等待来自地球的一个个指令行事。随着人工智能和机器人技术的进步，实现这个想法已指日可待了。“眼镜蛇”非常适合探索像“土卫-6”这样遥远的天体。这种机器人除了拥有多功能性之外，还具有一种备份设计。如果一个“眼镜蛇”由于某种原因出现故障，也不会威胁到整个任务。

“土卫-6”上的海洋漂浮着大量浮冰

“土衛-6”上的石油湖泊

“卡西尼-惠更斯号”拍摄的丽姬娅湖的雷达图像

充盈着甲烷和乙烷的湖泊

“土卫-6”上的外星人会是什么样呢？

科学家曾这样设想：鉴于“土卫-6”稠密和朦胧的大气层，如果想安全、全面地探测“土卫-6”，那么必须发射一艘如航空母舰一样的母舰。母舰上装有放射性同位素热发电机（RTG），为“变形机”和“眼镜蛇”提供能源。如果没电了，“变形机”和“眼镜蛇”会自行回到母舰上给自己充电。

由于“土卫-6”的大气层比地球上的稠密，因此在“土卫-6”上飞行比地球上飞行容易多了。如果需要探测另一个地方，“眼镜蛇”将能够协同工作，把母舰抬起来并运送到新的地点。经计算，10个“眼镜蛇”就可以很容易地把“卡西尼-惠更斯号”探测器大小的着陆器抬起来，并轻轻地将它带到不同的地方。这听起来像科幻小说，但科学家正在将科幻般的想法变成现实，来探索充满危险、遥远的星球。

“土卫-6”是太阳系中已知的唯一一个以甲烷湖、河流和海洋等液体形式存在的星球。现在让“变形机”参加探测“土卫-6”的下一个任务还为时尚早，但在不久的将来，一个由“变形机”进化而来的机器人团队环绕着“土卫-6”飞行将成为常态。

“大力神”号核潜艇

“土卫-6”上最大的海有几百米深，几百千米宽。

美国宇航局格伦研究中心的科学家提议应该研制一艘核潜艇，深入“土卫-6”的海洋，去揭开深埋其中的秘密。让一艘核潜艇在太空飞行几年时间后在“土卫-6”的上空降落，再在剧毒的海洋里潜行。这听起来简直是天方夜谭，似乎是个荒唐的笑话！

请大家别笑！美国宇航局格伦研究中心的科学家真的雄心勃勃地设计了一艘无人多功能核潜艇。因为“土卫-6”的真名是“大力神”，因此这艘多功能核潜艇被命名为“大力神”号。

“大力神”号是世界上第一艘行星核潜艇。它看起来像一艘老掉牙的古董潜艇，实际上却是高科技的结晶，运用核动力、放射性同位素发生器和热辐射发动机作为推进器。它准备在“土卫-6”极为恶劣的深海环境中开展各种探测工作。

变形机和“眼镜蛇”机器人

变形机探测“土卫-6”的甲烷瀑布

“大力神”号星际潜艇

“大力神”號星际潜艇

“大力神”号潜艇各大系统

“大力神”号核潜艇拥有4个螺旋桨，可以进退和调整方向

“大力神”号核潜艇探测深度大约160米的海底。

“大力神”号核潜艇在“土卫-6”的海洋里探测。

“大力神”号核潜艇探测“土卫-6”的海洋。

按照计划，“大力神”号将于2040年飞往“土卫-6”。这将开创星球探测的新方式。科学家计划让它在“土卫-6”的极地海洋——“克拉肯·马雷”一带空降。这片海洋的面积大约为39.88万平方千米，深度约160米，其海流和潮汐比较正常。

为了将“大力神”号安全地降落在“土卫-6”上，科学家设计了最佳的空降方案：飞船先运载“大力神”号核潜艇飞往“土卫-6”，环绕“土卫-6”轨道飞行，再择机降低高度，并抛掉保护罩，打开飞机一样的飞翼在大气层中飞行。当瞄准降落点后，飞船滑翔降落，最后一个猛子下潜到海洋，随即“大力神”号核潜艇从飞船里钻出来，乘风破浪，开始探险活动。

“土卫-6”距离地球远达14亿千米，“大力神”号核潜艇怎样与地球通信呢？科学家计划让“大力神”号每隔16个小时上浮一次发射信号，传回地球。从“土卫-6”发送和接收信号，“大力神”号各需花费1.5小时。

科学无处不在，而创新需要想象力。想象力比科学更重要！美国宇航局将发送“大力神”号核潜艇探索“土卫-6”海洋的创举能成功吗？请拭目以待！