魔星敢死隊

劉進軍

“這是一顆新星！一顆土星的衛星！”1655年3月25日，荷蘭物理學家、天文學家和數學家惠更斯發現了土星的最大衛星——“土衛-6”。科學家用古希臘神話中神仙家族的 “大力神”命名這顆衛星，英文名為“泰坦”（Titan）。

關于“土衛-6”的起源，科學家們尚不能確定。然而，它的大氣提供了線索。美國宇航局、歐洲空間局和意大利航天局合作發射的“卡西尼-惠更斯號”探測器對“土衛-6”進行了觀測，其攜帶的科學儀器測量了“土衛-6”大氣中的“氮-14”和“氮-15”同位素。

科學家們從傳回的數據中發現，“土衛-6”的氮同位素比率與奧爾特云中的彗星最為相似。奧爾特云在太陽系的最外層，那里擁擠地分布著數千億顆大大小小的冰球。奧爾特云圍繞太陽公轉，距離大約5000～100000個天文單位（一個天文單位約1.5億千米）。“土衛-6”的氮氣比例表明，它形成于太陽系早期。它的血統來自一個由氣體和塵埃組成的原始太陽星云，并非來自比土星更溫暖的土星亞星云。如此看來，“土衛-6”與土星是“兄弟”，而不是“父子”。

木星、土星、天王星和海王星都遠離太陽，它們的衛星都是大冰球，被統稱為“冰月衛星”。“土衛-6”也是一顆冰月衛星。它是土星最大的衛星，其直徑為5149.4千米，比月球直徑大一半，屬于太陽系的第二大衛星。它的質量是月球的1.8倍。它距離土星約120萬千米，陽光到達那兒大約需要80分鐘。由于距離遙遠，陽光照射在土星和“土衛-6”的亮度大約是地球的百分之一。“土衛-6”上晝夜亮度差不多。

“土衛-6”早已被土星的引力鎖定，動彈不得，只能永遠一面朝向土星。它環繞土星的公轉時間大致為16個地球日，自轉時間也近16個地球日。所以在“土衛-6”上需要花費幾乎一天時間，才能欣賞緩慢的日出或日落。

“土衛-6”是一個非同尋常的星球。在太陽系已知的200多顆衛星中，它是太陽系中唯一一顆擁有稠密大氣層的衛星。它的表面完全被金黃色的氮氣籠罩了。

“土衛-6”上的重力只有地球上的1/6，大致相當于月球的重力。這意味著 “土衛-6”上的雨滴直徑可達9.5毫米，而地球上雨滴的最大直徑只有約6.5毫米。這還意味著，在“土衛-6”上的一滴雨滴從天空中落下的速度，比在地球上落得慢。地球上的降雨速度約為32千米/小時，每秒9.2米。“土衛-6”上的降雨速度約為5.6千米/小時，每秒1.6米。

目前，科學家還不完全清楚“土衛-6”的內部結構。借助“卡西尼-惠更斯號”探測器觀測后，人們只是逐漸對它的構造有了初步的了解。“土衛-6”從里到外可以分為5層：最里層是巖石的核心，是含水硅酸鹽巖石;第二層是一層特別的水冰;第三層是高壓冰層;第四層是一層含鹽的液體;最外層是水冰的外殼。冰殼表面覆蓋著有機分子。這些有機分子以沙子和液體的形式，從大氣中落下或沉淀下來。

俯瞰“土衛-6”

“土衛-6”的起源十分可疑。

2006年2月-2007年4月，“卡西尼號”紅外攝像機拍攝顯示，“土衛-6”一直在變化。

“土衛-6”上的大氣稠密、朦朧

“土衛-6”上金黃色的大氣

可見“土衛-6”是一個冰封的星球，但它有云、雨、河流、湖泊，以及甲烷和乙烷等液態碳氫化合物的海洋。最大的海洋有幾百米深，幾百千米寬。可以說“土衛-6”的表面是太陽系中最像地球表面的地方之一。盡管“土衛-6”的溫度要比地球低得多（達到-179℃），化學成分也不同，但是水冰起到了巖石的作用，撐起了外殼。“土衛-6”可能也存在火山活動，但噴發的不是熔巖，而是液態水。“土衛-6”的表面流淌著甲烷和乙烷，這些甲烷和乙烷雕刻出河道和湖泊。湖泊里充盈著液態天然氣。在太陽系中，只有地球和“土衛-6”的表面存在液態天然氣。

在赤道地區，巨大的黑色沙丘覆蓋著大地，地貌相當恐怖。這些沙丘中的“沙子”是由黑色的碳氫化合物顆粒組成的，有點像咖啡渣。從外觀上看，高大的沙丘與非洲納米比亞沙漠中的沙丘并無不同。“土衛-6”表面似乎沒有撞擊坑，這意味著它的表面非常年輕。

當年，“旅行者號”掠過“土衛-6”時，科學家們希望看到它深藏不露的奇異外貌。但非常遺憾，人們只能看見一顆隱藏在橙色云霧里的星球。根據重力測量和多普勒效應觀測，“土衛-6”環繞土星運行時，會有非常輕微的擺動。它竟然還會跳“搖擺舞”，這令科學家們疑惑不解，紛紛追問這到底是為什么？

全球海洋

迄今人類一共派遣了3顆太空探測器觀測了“土衛-6”。美國“先驅者11號”、“旅行者1號”和“旅行者2號”探測器在飛越土星時，順便拜訪了“土衛-6”并進行了研究。2004-2017年間，“卡西尼-惠更斯號”在土星軌道上飛行了13年，環繞著土星飛越了294次，取得了重大成就。

“卡西尼-惠更斯號”多次對“土衛-6”進行重力測量，它的雷達和紅外探測儀器窺視了“土衛-6”的陰霾，描繪出了“土衛-6”表面和復雜大氣的詳細地圖，并發現“土衛-6”隱藏著一個地下海洋。

2005年1月14日，“卡西尼-惠更斯號”著陸器降落到“土衛-6”表面。它馬上向地球報告：測量到“土衛-6”的冰層下大約55～80千米的深處存在全球海洋。

2006年7月，“卡西尼-惠更斯號”的雷達在“土衛-6”北極附近發現了一個湖泊或海洋，其面積約為10萬平方千米，相當于15670多個西湖，深度達幾十米。“土衛-6”因而成為太陽系中極少數可能存在可居住環境的星球。此外，“土衛-6”的海洋、湖泊和河流，以及液態甲烷和乙烷的海洋都可能成為宜居環境。盡管那里的生命都可能與地球的生命大不相同。

在太陽系內，只有“土衛-6”和地球擁有河流、湖泊和海洋。在“土衛-6”厚厚的水冰外殼下，就是海洋。海洋可能是孕育生命的地方。“土衛-6”的海洋、湖泊和液態碳氫化合物海洋，可能孕育著不同化學物質的生命。

2006年下半年，“卡西尼-惠更斯號”利用雷達繪制了“土衛-6”表面20%的地圖。這次它又在“土衛-6”的北極地區發現了幾十個湖泊，湖面上流淌著大量液態碳氫化合物，也就是石油。這里的石油湖泊含量是地球上所有已知石油和天然氣儲量的幾百倍。

2006年2月-2007年4月，“卡西尼-惠更斯號”的合成孔徑雷達在北極地區拍攝了麗姬婭湖。麗姬婭湖是“土衛-6”上已知的第二大湖，湖中充滿了乙烷和甲烷等液態碳氫化合物。

“土衛-6”表面的巖石地貌

“土衛-6”的表面最像地球

“土衛-6”上的雷電、雨水和河流等效果圖

“土衛-6”上的湖泊

“變形”機器人

太空探索，大部分的工作都是由機器人完成的。人類從地球向外太空發射太空探測器，越來越深入地探索太陽系。若要讓機器人在充滿挑戰的環境中發揮作用，就需要更具智慧和能力的機器人。

現在，“土衛-6”已在行星科學家的探測名單上，但任何前往“土衛-6”的機器人都必須與地球截然不同的環境作斗爭，比如寒冷的溫度，低溫的火山、洞穴、湖泊和海洋。在這樣的環境下，“好奇號”類型的漫游車將很難做到。

美國宇航局一直在研究未來的太空機器人。早在2005年，美國宇航局舉辦了月球探測器大賽。其中就有一位洞穴專家和一位化學家共同研制的一種一機多分、會變形的球型探測器。美國宇航局因此受到啟發，研究出一種由多個小型機器人組成的變形機器人，稱為“變形機”，致力于解決探索“土衛-6”將要面臨的挑戰。

“變形機”探測器的研究團隊，包括美國斯坦福大學和康奈爾大學的研究人員。他們開發出一種由更小的機器人組成的自組裝機器人的概念，將其命名為“眼鏡蛇”。每個“眼鏡蛇”都是一個兩棲機器人，會飛也會走。當單個“眼鏡蛇”裝入“變形機”時，“變形機”就像一個巨大的圓形輪子在星球表面滾動。當任務需要時，個別的“眼鏡蛇”還可以從“變形機”中分離出來，飛行或潛行到目的地。

目前，“眼鏡蛇”還處于測試階段。如果這個想法實現了，那它只需要自主組裝和智能探測，而無需等待來自地球的一個個指令行事。隨著人工智能和機器人技術的進步，實現這個想法已指日可待了。“眼鏡蛇”非常適合探索像“土衛-6”這樣遙遠的天體。這種機器人除了擁有多功能性之外，還具有一種備份設計。如果一個“眼鏡蛇”由于某種原因出現故障，也不會威脅到整個任務。

“土衛-6”上的海洋漂浮著大量浮冰

“土衛-6”上的石油湖泊

“卡西尼-惠更斯號”拍攝的麗姬婭湖的雷達圖像

充盈著甲烷和乙烷的湖泊

“土衛-6”上的外星人會是什么樣呢？

科學家曾這樣設想：鑒于“土衛-6”稠密和朦朧的大氣層，如果想安全、全面地探測“土衛-6”，那么必須發射一艘如航空母艦一樣的母艦。母艦上裝有放射性同位素熱發電機（RTG），為“變形機”和“眼鏡蛇”提供能源。如果沒電了，“變形機”和“眼鏡蛇”會自行回到母艦上給自己充電。

由于“土衛-6”的大氣層比地球上的稠密，因此在“土衛-6”上飛行比地球上飛行容易多了。如果需要探測另一個地方，“眼鏡蛇”將能夠協同工作，把母艦抬起來并運送到新的地點。經計算，10個“眼鏡蛇”就可以很容易地把“卡西尼-惠更斯號”探測器大小的著陸器抬起來，并輕輕地將它帶到不同的地方。這聽起來像科幻小說，但科學家正在將科幻般的想法變成現實，來探索充滿危險、遙遠的星球。

“土衛-6”是太陽系中已知的唯一一個以甲烷湖、河流和海洋等液體形式存在的星球。現在讓“變形機”參加探測“土衛-6”的下一個任務還為時尚早，但在不久的將來，一個由“變形機”進化而來的機器人團隊環繞著“土衛-6”飛行將成為常態。

“大力神”號核潛艇

“土衛-6”上最大的海有幾百米深，幾百千米寬。

美國宇航局格倫研究中心的科學家提議應該研制一艘核潛艇，深入“土衛-6”的海洋，去揭開深埋其中的秘密。讓一艘核潛艇在太空飛行幾年時間后在“土衛-6”的上空降落，再在劇毒的海洋里潛行。這聽起來簡直是天方夜譚，似乎是個荒唐的笑話！

請大家別笑！美國宇航局格倫研究中心的科學家真的雄心勃勃地設計了一艘無人多功能核潛艇。因為“土衛-6”的真名是“大力神”，因此這艘多功能核潛艇被命名為“大力神”號。

“大力神”號是世界上第一艘行星核潛艇。它看起來像一艘老掉牙的古董潛艇，實際上卻是高科技的結晶，運用核動力、放射性同位素發生器和熱輻射發動機作為推進器。它準備在“土衛-6”極為惡劣的深海環境中開展各種探測工作。

變形機和“眼鏡蛇”機器人

變形機探測“土衛-6”的甲烷瀑布

“大力神”號星際潛艇

“大力神”號星際潛艇

“大力神”號潛艇各大系統

“大力神”號核潛艇擁有4個螺旋槳，可以進退和調整方向

“大力神”號核潛艇探測深度大約160米的海底。

“大力神”號核潛艇在“土衛-6”的海洋里探測。

“大力神”號核潛艇探測“土衛-6”的海洋。

按照計劃，“大力神”號將于2040年飛往“土衛-6”。這將開創星球探測的新方式。科學家計劃讓它在“土衛-6”的極地海洋——“克拉肯·馬雷”一帶空降。這片海洋的面積大約為39.88萬平方千米，深度約160米，其海流和潮汐比較正常。

為了將“大力神”號安全地降落在“土衛-6”上，科學家設計了最佳的空降方案：飛船先運載“大力神”號核潛艇飛往“土衛-6”，環繞“土衛-6”軌道飛行，再擇機降低高度，并拋掉保護罩，打開飛機一樣的飛翼在大氣層中飛行。當瞄準降落點后，飛船滑翔降落，最后一個猛子下潛到海洋，隨即“大力神”號核潛艇從飛船里鉆出來，乘風破浪，開始探險活動。

“土衛-6”距離地球遠達14億千米，“大力神”號核潛艇怎樣與地球通信呢？科學家計劃讓“大力神”號每隔16個小時上浮一次發射信號，傳回地球。從“土衛-6”發送和接收信號，“大力神”號各需花費1.5小時。

科學無處不在，而創新需要想象力。想象力比科學更重要！美國宇航局將發送“大力神”號核潛艇探索“土衛-6”海洋的創舉能成功嗎？請拭目以待！