10 月 29 日消息，美國國家航空航天局（NASA）計劃于本世紀 20 年代末 30 年代初開展“金星深層大氣惰性氣體、化學和成像調查”(DAVINCI，Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble gases, Chemistry, and Imaging) 任務。據悉，屆時任務探測器將攜帶 6 部儀器穿越金星條件極端惡劣的大氣層，幫助科學家繪制出迄今為止最詳細的金星大氣分層圖。
圖片來源：NASA
“達芬奇”任務探測器的主體是一個直徑 3 英尺（約合 0.9 米）的球體，將于 2031 年中期借助降落傘穿越金星大氣層。探測器攜帶了金星大氣結構調查儀（VASI）和其它 5 部儀器。其中 VASI 能在下降過程中收集有關金星大氣層溫度、氣壓和風力的數據。
VASI 科學負責人、馬里蘭州約翰?霍普金斯應用物理實驗室 (APL) 行星科學家拉爾夫?洛倫茲（Ralph Lorenz）在一份聲明中說：“金星的深層大氣中有不少大謎團。”他說，“我們還沒有得到這個謎團的所有細節信息，‘達芬奇’任務探測器將通過測量金星大氣成分，同時測量接近金星地表的壓力和溫度，給我們提供更多信息。”
金星稠密的大氣層中隱藏著很多秘密，其中包括大氣層的組成，以及億萬年來金星上的許多火山如何影響大氣?？茖W家將探測器送入金星大氣層的關鍵目標之一是確定金星上是否仍有火山活動。探測器可以通過測量大氣溫度、風力和組成成分來進行分析。解決這些難題也可以讓科學家從側面了解地球持續的火山活動會如何影響地球大氣層。
洛倫茲說：“我們所理解地球的長期宜居性取決于地球內部和大氣的相互作用。”“我們大氣中長期存在的豐富二氧化碳主要依賴于火山活動，這樣才能讓地球表面足夠溫暖，適合人類居住。”
“達芬奇”任務探測器研究金星的主要挑戰之一是金星上的極端條件，其表面壓力比地球大 90 倍，表面溫度約為 900 華氏度 (460 攝氏度)。
任何探測器從軌道下降到金星表面的過程中，都必須先穿過金星上層大氣中的硫酸云。硫酸云不透光，還會反光，其存在使得科學家從地球上觀測金星變得很困難。
為了應對惡劣的大氣環境，“達芬奇”任務探測器的降落球和傳感器會被封閉在類似潛艇的堅固結構中。雖然整個球體可以承受強大氣壓，絕緣材質還能保護傳感器免受金星地表附近高溫的影響，但 VASI 儀器的傳感器必須暴露在惡劣大氣中才能工作。
“探測金星很困難。金星大氣的環境惡劣，特別是在大氣層較低時更惡劣，讓設計儀器和支持系統非常具有挑戰性。”洛倫茲說。“所有這些都必須受到保護，不受環境影響，或者能承受惡劣環境。”
當整個球體在金星大氣中下落時，VASI 儀器將通過一個裝在細長金屬管中的傳感器來測量大氣溫度。當金星大氣加熱金屬管時，傳感器能測量并記錄膨脹值，從而無需直接暴露在腐蝕環境中。
VASI 儀器還會使用封裝在探測器中的硅質薄膜測量金星的大氣壓力。薄膜一側是真空環境，另一側面對金星大氣層。大氣會對薄膜施壓，薄膜的拉伸程度能夠反映出金星的大氣壓力。
此外，VASI 儀器利用測試速度和方向變化的加速計以及測量方向的陀螺儀來測量金星上的風力。“達芬奇”任務還會通過監測無線電波頻率和波長的變化來跟蹤金星大氣中風速和風向的變化。
“達芬奇”任務計劃于 2029 年發射升空。如果一切順利進行，“達芬奇”任務的球形探測器將在 2031 年穿越金星大氣層。
整個降落過程大約需要一個小時的時間。NASA 科學家預計探測器可能會墜毀在金星表面。但如果探測器能成功降落，科學家準備用探測器在金星表面開展大約 17 分鐘的科學研究。
