美国宇航局终于要重返金星了。以下是它的两项任务希望发现的东西。

达比·戴尔 (Darby Dyar) 是曼荷莲学院的一名天文学家，非常擅长撰写金星任务的提案。

十多年前，她参与了开发探测器的科学团队，该探测器将采集金星有毒大气样本，并探测金星表面的岩石。NASA 于 2009 年将该任务列为三项最终候选任务之一，但最终却选择去收集小行星尘埃。

2015 年，她再次尝试。戴尔加入了喷气推进实验室 (JPL) 的苏珊娜·斯姆雷卡 (Suzanne Smrekar) 领导的团队，设计了一艘轨道航天器，可以从上方绘制金星的地貌和岩石类型。它与另一项穿越金星云层的任务一起成为五个决赛入围者之一。2017 年，NASA 批准了两个竞争对手，均是小行星探测器。“除了两次金星任务外，他们几乎资助了所有项目，”戴尔说。“那次经历让我们所有人都难忘。”

但没有时间沉溺其中，因为距离更雄心勃勃的任务概念的截止日期只有四个月了。核心团队的坚韧不拔的科学家争分夺秒地将他们的轨道器想法与大气探测器融合在一起，Dyar 和 Smrekar 一直完善提案，直到截止日期当天早上 2 点，他们渴望访问金星（Dyar 说，还喝了点龙舌兰酒）。他们的计划是仅有的三个获得最高分的计划之一。NASA 推进了另外两个计划。“这非常令人沮丧，”她说。

尽管如此，团队还是重新振作起来，开始为下一次征集提案做准备。这一次，他们可以悠闲地工作，不需要龙舌兰酒了。

他们多年来起草和重新起草的金星计划终于有了回报。6 月 2 日，NASA 宣布，在阔别数十年后，它将最终重返我们的另一个行星邻居。NASA 已选择资助两项任务，即轨道器和大气探测器的最终版本，此前该机构已经多次飞过这两个任务。这一决定性的胜利让 Dyar 和金星科学界的其他成员感到欣喜若狂。

“掐我一下！头一两天我都不敢相信，”她说。“我一直以为第二天醒来会发现这只是一个梦。”

随着任务设计人员继续与 NASA 合作，细节可能会发生变化，但以下是戴尔和她的许多合作者尝试解答有关金星的基本问题的总体计划，包括它是如何形成的，是否曾经具备生命条件，以及它现在的样子。

维尔塔斯

第一个任务将于 2028 年启动，戴尔担任第二号科学家（斯姆雷卡担任第一号科学家）。金星发射率、无线电科学、InSAR、地形和光谱（VERITAS）航天器将花费大约六个月的时间前往金星，然后在轨道上停留大约三年。VERITAS 位于金星上方 110 至 150 英里处（相当于国际空间站距离地球高度的一半），将使用两台主要科学仪器实现两个主要目标。

首先，VERITAS 将使用雷达穿透火星厚厚的云层，扫描火星表面，绘制出火星地理的清晰地图。NASA 于 2006 年利用火星勘测轨道飞行器为火星探测迈出了这一基本步骤，但金星探测却落后了。

迄今为止，这颗黄色星球的最佳地图来自麦哲伦轨道器，该探测器于 1990 年至 1994 年间运行。它收集的金星雷达图像很模糊：地图上的每个像素代表金星表面约 12.5 英里。VERITAS 的现代雷达眼将看得更清楚 100 倍，每个像素仅覆盖数十至数百英尺。它还将绘制地形图，记录高度精确到 15 英尺左右。

这些新地图对于希望了解金星陆地如何随时间变化的地质学家以及设计未来着陆器的任务规划人员来说至关重要。“这是基础数据，”戴尔说。

其次，该航天器将绘制金星的地质图，特别是不同岩石类型的分布情况，尤其是玄武岩和花岗岩，这两种岩石被认为构成了金星地面的大部分。无法直接采集岩石样本的研究人员通常通过光谱学来确定物质的组成，光谱学涉及分析物质反射或发射的特定颜色的光。但金星的岩石隐藏在几乎无法穿透的二氧化碳云层后面，这可能是很久以前蒸发过的古代海洋的残留物。

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但 VERITAS 的研究人员一次又一次地表明，他们不会轻易气馁。为了应对这一挑战，他们计划利用金星二氧化碳外壳上的几个裂缝。这种分子无法阻挡波长集中在 1,000 纳米附近的少数光线——而这恰好有助于识别某些金属，包括铁。

没有人知道在金星这片地狱般的环境中，我们熟悉的物质究竟是什么样子（金星低层大气的温度足以熔化铅，密度是地球上空气的几十倍），但戴尔还有几年的时间来找到答案。她的实验室目前正在与德国航天局合作，烘烤各种样品，并使用机器学习尝试通过光谱检测它们的成分。

达芬奇+

当 VERITAS 绕金星运行的时候，它将在任务中途与深层大气金星惰性气体、化学和成像调查（DAVINCI+）一起加入。DAVINCI+ 将于 2029 年发射，在六个月的运输之后，将用 16 个月的时间进行一系列金星飞越，它将利用这段时间根据需要调整位置，以精确地运送有效载荷。

在第三次飞越时，它将把一个探测器直接投到金星的阿尔法区域，这是被称为镶嵌地貌的神秘地貌之一。金星的大部分是玄武岩平原，但镶嵌地貌是较浅的地貌，高出平原约一英里。一些研究人员认为，这些高地是金星早期地壳的遗迹——也许是古代大陆的遗迹。

分离后不久，副首席研究员斯蒂芬妮·盖蒂将进入一段“激动人心的 59 分钟”的短暂时期。在进入预定位置 22 个月后，探测器将有近一小时的时间来尽可能多地了解金星大气层。

行动将在距地面约 42 英里处开始，降落伞会减缓一个 3 英尺宽的金属球的下落速度。特殊的翼片图案将使其以平稳而稳定的速度旋转。大约每 600 英尺，探测器就会吸入金星空气并记录该高度存在的各种气体的数量，包括氧气、硫、氙气和氦气。

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行星科学家希望利用这些数据填补他们对金星历史的认知空白。行星以不同的速率喷出氦等惰性气体，通过测量这些“惰性”气体，研究人员将能够重现金星的形成和演化过程。

DAVINCI+ 还将探测到金星海洋和湖泊蒸发、分解成氢和氧并部分流失到太空后留下的不同种类的氢。这些分子将告诉研究人员金星是否以及持续了多长时间才具备了生命所必需的温暖潮湿条件。随着天文学家发现数千颗系外行星，这些问题变得越来越紧迫，其中一些行星目前可能与古代金星相似。DAVINCI+ 的另一位副首席研究员 Giada Arney 说：“使金星宜居的机制现在可能正在其他行星上运行”，因此我们可以“观察它们的运行情况”。

大约飞行 30 分钟后，探测器将下降到 25 英里的高度。此时，球体将跃出云层，让其向下指向的摄像头可以清晰地看到下方的阿尔法区。在较低的海拔，空气变得越来越浓稠，越来越像液体。在周围晃动的空气的浮力下，球体将切断降落伞，在无人协助的情况下完成下降的后半段。机器将继续拍摄照片并采样大气，直到距离地面约半英里，利用飞行的最后时刻将数据传回上方的母舰。传输完成后，任务正式结束。

盖蒂说：“我们实际上对这项调查击掌并说：‘干得好’。”

但 DAVINCI+ 可能还会继续存在。Arney 表示，钛球预计将以每小时 30 英里的速度撞击金星表面，这可能是一次致命的着陆，也可能不是。如果其电子设备继续运行，探测器应该能够继续测量和拍摄图像（尽管其相机可能会靠在地面上）18 分钟，然后才会屈服于金星的恶劣环境。

金星的十年

Dyar 希望，在经历了十年的失望之后，VERITAS 和 DAVINCI+ 将为金星研究界开启十年的行动。借助现代地图和数据集，研究人员对金星的了解与对火星的了解之间的知识差距将开始缩小。然而，要真正赶上，他们需要登陆火星表面。借助当今的技术，像 Dyar 这样的科学家可以比 2009 年时拥有更大的梦想。她认为探索火星表面有两种主要方式。

第一种是全尺寸着陆器。这种机器可能采用六英尺宽的球体形状，上面装有可存活一至五天的地球化学仪器。

或者 NASA 可以采取小规模的措施。该机构已投入大量资源开发轻便、坚固、相对简单的机器，即长寿命原位太阳系探测器（LLISSE），理论上可以在金星上运行长达两个月。它们的鞋盒大小可以让探测器将一小队 LLISSE 部署到金星表面，在那里它们可以拍照、感知金星地震或执行任意数量的任务。

下一轮任务简介征集将于 2024 年发起，Dyar 对这次竞赛十分期待。

“我希望两种方案都能提交，”她说，“我们会选择最好的方案获胜。”