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紫外線實驗立方衛星

紫外線實驗立方衛星 (CUVE) 是使用一顆小衛星研究金星大氣層運動過程的太空任務設想，具體來說，該軌道飛行器任務將研究位於金星最上層雲層中一種成分未知的神秘紫外線吸收體，它吸收了該行星大氣層內約一半的太陽輻射。

紫外線實驗立方衛星(CUVE)
任務類型偵測
運營方美國國家航空暨太空總署
任務時長巡航: 1.5 年
科考: ≤ 6 個月[1]
太空飛行器屬性
太空飛行器CUVE
太空飛行器類型立方衛星
平台12 單元
金星軌道器
軌道參數
傾角90° (橢圓極軌)[2]
主望遠鏡
口徑80 毫米[3]
波長紫外線 - 可見光
(190-570奈米)
搭載儀器
紫外/可見光分光光度計，寬光譜紫外成像儀
 

該任務概念仍處於初步擬定階段，主要研究者是馬里蘭大學學院市分校的瓦萊里亞·科蒂尼(Valeria Cottini)。

概述 編輯

 
1979年先驅者金星軌道器拍攝的紫外圖像，正如在紫外光中看到的那樣，金星呈現出許多亮區和暗區條紋，這表明金星頂部雲層中有大量未知的吸收體

紫外線實驗立方衛星是向美國宇航局提出的一項任務設想，該衛星將環繞金星飛行，測量紫外光吸收和氣輝散射，以了解金星大氣層的動態變化[1][4][3]。紫外線實驗立方衛星是美國宇航局「科學任務理事會」管理的"行星科學深空小衛星研究(PSDS3)計劃"中，旨在研究太陽系行星和小行星的十項擬議的任務之一[4]，這任務向美國宇航局提出後，於2017年被選定作進一步的概念開發[5]。任務小組由馬里蘭大學領導，並與美國宇航局戈達德太空飛行中心、美國天主教大學和義大利國家天文物理研究所共同協作研究[4]。

為了提升發射機會，紫外線實驗立方衛星的技術要求將抵達金星作為第二目標，其搭載的設備既可用於飛往金星進行實地探測，也可在環地球軌道上作遠程探測[3]。  

科研 編輯

金星上層60–70公里高範圍的雲層，是由大約80%的硫酸和水混合而成的小液滴。 金星所接收的約一半的太陽能都被位於雲層頂部仍未知的吸收體以紫外線形式吸收掉[3]。由於其巨大的吸收能力，了解它的性質對掌握金星整體輻射水平和熱平衡以及大氣層動態變化極為重要[3][6]。 儘管美國宇航局、俄羅斯聯邦航天局、歐洲太空總署和日本宇宙航空研究開發機構已發射過多艘金星探測器，但云層頂部的吸收體性質仍未被測定[1][6][7]。

截至2018年，已提出了一些候選化合物來解釋紫外線下的光譜對比特徵：二氧化硫(SO2)、氯化鐵(FeCl3)、 氯氣(Cl2)、錫(Sn)、二氯化錫(SCl2)、一氧化二硫(S2O)、元素硫和雙聚體二氧化二硫(S2O2)[6][8]。也有一種猜測，認為高層大氣層中可能棲居著微生物，如果存在的話，有可能利用太陽發出的紫外線作為能源，並可能導致觀測到的紫外線被吸收[9][10][11]。

目標 編輯

該項任務的主要目的是了解不明紫外線吸收體的性質、濃度和分布(峰值為365奈米)，並為確定其成分和來源提供線索[1]。它還將研究金星大氣層紫外線氣輝、微量氣體的豐度及雲頂大氣的動態變化[1][4]， 第二個目標是評估立方衛星中的微型儀器在接近太陽輻射場附近的金星惡劣環境中執行科學測量的功效[4]。

太空飛行器 編輯

該探測器將是一顆12個單元的微型立方衛星，質量約為180千克400磅)[4]。

搭載設備 編輯

該小型軌道飛行器將攜帶兩部科學儀器，並與一台小型望遠鏡集成在一起：[1][4]

  • 一部多光譜紫外成像儀(320-570奈米，光譜解析度4奈米[3])，用於添加背景信息和捕獲對比度特徵，這種紫外相機是一種線性可變濾波成像儀[3]。 
  • 由美國宇航局戈達德航天飛行中心開發的微型高解析度紫外光譜儀，用於分析覆蓋紫外和可見光波段的寬光譜帶(190-380奈米，光譜解析度0.2奈米[3])，採用低散射的切爾尼-特納單色儀設計[3]。  
  • 一台直徑80毫米的輕型紫外線望遠鏡[3]，採用環氧樹脂製成的新型碳奈米管聚光鏡[1]，該鏡由承包商陳彼得(Peter Chen)開發，重量極輕，無需拋光，因為它塗有鋁和二氧化矽反光材料[1]。

另請參閱 編輯

參考文獻 編輯

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 美國航天局研究立方體衛星任務以解開金星之謎 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）. Lori Keesey. Published by PhysOrg. August 15, 2017.
  2. ^ 行星任務和概念-戈達德太空飛行中心. 美國宇航局. 2018年9月21日.
  3. ^ 3.00 3.01 3.02 3.03 3.04 3.05 3.06 3.07 3.08 3.09 CUVE–紫外線實驗立方衛星：用紫外線測繪光譜儀揭開金星紫外線吸收體的面紗。 (PDF) V. Cottini, S. Aslam, E. D'Aversa, L.Glaze, N. Gorius, T. Hewagama, N. Ignatiev, G. Piccioni. NASA. 2017.
  4. ^ 4.0 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 擬議的紫外線實驗立方衛星任務是研究金星的大氣層運動。 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） Tomasz Nowakowski. Published by PhysOrg. August 10, 2017.
  5. ^ 美國宇航局選擇立方體衛星，小衛星任務概念研究 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）. NASA Press Release. 23 March 2017.
  6. ^ 6.0 6.1 6.2 CUVE –紫外線實驗立方衛星：用紫外線測繪光譜儀揭開金星紫外線吸收體的面紗。 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） (PDF) V. Cottini, Shahid Aslam, Nicolas Gorius, Tilak Hewagama. Lunar and Planetary Science Conference, at The Woodlands, Texas, USA, Volume: LPI Contrib. No. 2083, 1261. March 201 8.
  7. ^ Molaverdikhani, Karan. 金星大气层中未知紫外线吸收体的丰度及垂直分布. Icarus. 2012, 217 (2): 648–660. Bibcode:2012Icar..217..648M. doi:10.1016/j.icarus.2011.08.008. 
  8. ^ Frandsen, Benjamin N.; Wennberg, Paul O.; Kjaergaard, Henrik G. 金星大气层中作为近紫外吸收体的OSSO的鉴定 (PDF). Geophys. Res. Lett. 2016, 43 (21): 11,146 [2021-01-12]. Bibcode:2016GeoRL..4311146F. doi:10.1002/2016GL070916. （原始內容 (PDF)存檔於2018-07-19）. 
  9. ^ 金星可能是生命的天堂. ABC News. 28 September 2002 [30 December 2015]. （原始內容存檔於2016-05-30）. 
  10. ^ Schulze-Makuch, Dirk; Irwin, Louis N. 重新评估金星上存在生命的可能性：关于天体生物学任务的建议. 《天體生物學》. 5 July 2004, 2 (2): 197–202. Bibcode:2002AsBio...2..197S. PMID 12469368. doi:10.1089/15311070260192264. 
  11. ^ 金星上的酸性云层可能是生命的港湾. NewScientist.com. 2002-09-26 [2021-01-12]. （原始內容存檔於2015-05-18）. 

 

 

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