NASA为什么要在土卫六放一架核动力无人机？

在太阳系里，人类已经把探测器送上火星、金星、小行星和彗星，却很少有一项任务像 NASA 的 Dragonfly 这样特别。

它不会停在原地，也不会像火星车那样慢慢在地面行驶。按照计划，NASA 将向土星最大的卫星——土卫六 Titan——送去一架核动力八旋翼飞行器。它可以降落、采样，再重新起飞，飞往几十公里外的另一个地点。

如果一切顺利，Dragonfly 将在 2028 年发射，经过大约六年的星际航行，在 2034 年抵达土卫六。届时，人类可能第一次拥有一台可以在另一个世界自由飞行的科学实验室。

一、土卫六为什么值得飞过去？

土卫六直径约5150公里，是太阳系第二大卫星。它最特别的地方，是拥有一层非常浓厚的大气。

那里的地表气压大约是地球的1.5倍，大气主要由氮组成，同时含有甲烷和少量氢。地表温度只有约零下180℃，在这样的环境里，水冰坚硬得几乎像岩石。

可土卫六表面却存在真正的液体。

卡西尼号此前发现，土卫六极区存在巨大的液态甲烷和乙烷湖泊，其中一些湖泊的面积甚至超过苏必利尔湖。甲烷还会蒸发进入大气，在高地形成雨雪，再通过河流重新流回湖泊。

于是，在距离地球十几亿公里的地方，出现了一套与地球水循环非常相似的“甲烷循环”。

更吸引科学家的，是这里丰富的碳基化学物质。

土卫六地下甚至可能存在液态水。水、碳基分子以及长期持续的化学反应，让这里成为研究“生命出现以前发生了什么”的天然实验室。

二、为什么NASA选择了一架无人机？

此前人类已经到过土卫六。

2005年，欧洲航天局制造的“惠更斯”探测器随卡西尼号抵达这里，并成功降落在土卫六表面。但惠更斯只能停留在一个地方，而且工作时间很短。

如果重新制造一台固定式着陆器，它看到的依然只是一个点。

火星车式的方案也存在问题。人类对土卫六地面的岩石、沙丘和冰层结构了解有限，一辆价值数十亿美元的探测车一旦陷入某片未知地形，任务可能就此结束。

Dragonfly于是采用了另一条路线：飞过去。

这在土卫六上甚至比在地球更容易。

土卫六的大气比地球浓厚，可以为旋翼提供更大的升力；同时，它的重力只有地球的大约14%。飞行器需要克服的重力更小，却拥有更多空气可以推动。

于是，一颗看起来极端寒冷的卫星，反而成为太阳系中非常适合无人机飞行的地方。

三、一台接近一吨重的飞行实验室

Dragonfly并不是我们熟悉的小型无人机。

它的主体长度大约4米、宽约1米，质量约875公斤，在地球上接近一吨。机身四角安装旋翼，每个位置都有上下两层反向旋转的叶片，组成八旋翼系统。

它携带的也不只是摄像机。

其中包括用于分析矿物的设备、质量光谱仪、钻取地表样本的装置、大气和气象传感器以及成像系统。Dragonfly每到一个地点，都可以降落下来钻取材料，分析其中的化学成分，然后再次起飞。

问题是，距离太阳十几亿公里以后，太阳能已经变得十分有限。

因此Dragonfly携带了一台多任务放射性同位素热电发电机，也就是MMRTG。它利用钚衰变产生的热量发电，同时还能帮助飞行器抵御土卫六零下180℃的低温。

火星上的“好奇号”和“毅力号”也使用类似的核电源。

这意味着Dragonfly本质上是一座由核电池供能、可以自己飞行的移动实验室。

四、它真正要寻找的，可能比生命更重要

Dragonfly计划首先降落在土卫六赤道附近一个名叫“香格里拉”的沙丘区域。

这些沙丘与地球沙漠并不相同，其中的“沙粒”很可能主要由冻结的碳氢化合物构成。

随后，Dragonfly会多次起飞，逐渐前往不同区域。其中一个重要目标是附近的Selk撞击坑。

一次古老撞击曾经把地下物质抛到地表，因此这里可能保存着来自土卫六内部更深处的材料。Dragonfly可以在那里钻取样本，分析水冰、有机分子以及它们之间曾经发生过的化学反应。

科学家未必期待它直接找到某种正在活动的生物。

更现实的问题是：在拥有液态甲烷、复杂有机分子、冰和可能存在地下水的世界里，化学反应究竟能够走到生命形成之前的哪一步？

这个问题甚至可能比“有没有外星生命”更加重要。

因为如果土卫六已经形成了生命的某些前体分子，我们就会知道，从普通化学走向生命，也许并不是地球独有的一次偶然。

反过来，如果这样一个拥有丰富有机化学环境的世界仍然始终停留在生命之前，我们也会重新认识生命出现到底需要多少特殊条件。

2034年以后，Dragonfly传回的第一批画面可能并不会直接回答这些问题。

但那时，人类会第一次看到一架接近一吨重的核动力飞行器，从一片由冻结碳氢化合物组成的沙丘上升起，在土星最大卫星橙黄色的天空中飞向下一处目的地。

到那时，我们探索另一个世界的方式，也将从“抵达一个地点”，变成真正意义上的“在一个世界里移动”。