北京
这项名为“星际弹弓”（Interworld Slingshot）的提案并非仅仅是一台精密的拉曼光谱仪，而是一套完整的任务架构。它设想建造一艘300公斤重的航天器，打包后的大小与家用冰箱相仿，完全符合“发现号”（Discovery）任务的范畴。
弹弓任务的图形设计。作者：Pablo Sobron
喜欢就关注我们吧
内容
它将由太阳能电池板和高效的太阳能电力推进（SEP）系统提供动力，这两者都必须经过优化才能装入300公斤重的舱体中。但实际上，任务架构的关键部分就体现在其名称中。
在轨道动力学中，“引力弹弓”是指探测器利用另一个天体（例如行星或卫星）的引力加速到目前任何传统推进系统都无法达到的速度。
这项任务将利用一系列复杂的弹弓效应，分三部分展开太阳系之旅。第一站是我们的月球，光谱仪将在那里绘制水冰和钛铁矿的分布图。钛铁矿是一种钛铁氧化物，可以加工成宇航员呼吸所需的氧气，也可以用作火箭燃料。
原位资源利用（ISRU）将是人类向太阳系扩张的关键技术组成部分。然而，我们利用这些资源面临的首要挑战是找到它们。我们知道方法，至少在理论上是这样—向小行星或月球的特定区域发射探测器，采集样本，或许可以用光谱仪分析样本，或者将其送回地球进行进一步研究。
这种方法的弊端很简单—成本高昂。向每一颗近地小行星或月球基地附近每个潜在的有趣地点发射专用探测器成本极其高昂。因此，美国宇航局先进概念研究所（NIAC）的一项新资助项目探索了一种不同的方案—使用一艘相对较小的航天器访问多个ISRU地点，并在数十公里之外确定它们的成分。
要理解其中的原理，我们需要了解拉曼光谱。当用激光照射某种材料时，大部分光会以相同的波长散射回来。但只有极小一部分光会与被照射材料的分子键相互作用，使其能量发生偏移，这种偏移可以被特定的软件算法识别。通过读取这种偏移的光，科学家可以获得被照射材料中存在的矿物质的“分子指纹”。
我们之前甚至在太空任务中使用过拉曼光谱技术。“毅力号”火星车配备了两台仪器—SuperCam 和 SHERLOC，可以识别火星土壤中的物质。但为了获得精确的读数，火星车必须几乎贴近岩石表面。由SETI研究所的Pablo Sobron Sanchez博士领导的NIAC新提案，提出在距离火星30-50公里处，以行星际速度进行同样的探测。
在造访月球之后，该任务将飞掠一颗近地小行星，试图探测其中的硅酸盐、金属以及甲烷等有价值的有机物，这些物质可能对未来的太空采矿者有所助益。
在旅程的最后阶段，探测器将进入火星卫星之一—火卫一（福波斯）或火卫二（戴莫斯）—的轨道，同时绘制出火星卫星上可能存在的挥发性物质分布图，这些物质有望使这颗卫星成为未来太空加油站的可用资源。
这一切听起来理论上很棒，但其背后的工程创新却令人叹为观止。整个方案的前提是利用拉曼光谱技术，而拉曼光谱通常用于几米的距离，现在却要应用于几十公里之外的探测。
索布隆·桑切斯博士在这方面有一定的经验，他曾成功测试过一台“远距离”光谱仪，探测距离达到几百码，但这与探测器和目标之间巨大的距离相比，仍然相去甚远。
更不用说另一个难题—速度。拉曼光谱法要想正常工作，信号就不能模糊，而探针本身会以极快的速度掠过大部分目标区域，这恰恰是造成信号模糊的原因。为了解决这个问题，需要一些非常精细的信号处理技术以及物理硬件的稳定技术，才能保证测量成功。
但毕竟，这是NIAC的资助项目。这类项目理应具有前瞻性、尖端性，甚至可能在实际操作中难以实现。如果我们不瞄准月球，就永远无法抵达星际。或者，我们或许可以登陆火星卫星，同时扫描其上的有用资源。
#星际弹弓 #NASA #太阳系资源 #空天论道
特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
