在NASA格倫極限環(huán)境裝置(GEER)中進行高溫高壓測試的計算機芯片，有望幫助制造長壽命的金星著陸器。來源：《科學(xué)》雜志官網(wǎng)

美國國家航空航天局(NASA)格倫研究中心的電氣工程師菲爾·諾德克，正盯著電腦顯示器上的紫色和綠色波形。工作室密封門后，放著14噸重的超高壓密封不銹鋼罐。在這個極端環(huán)境實驗裝置(GEER)中，正在進行為期33天的不間斷運行實驗——模擬金星460攝氏度的高溫環(huán)境，并在二氧化碳的壓力下讓液體和氣體處于超臨界狀態(tài)。不銹鋼罐里，兩個微型芯片以準確的節(jié)拍跳動著，這是諾德克在測試的一臺鐘表，它始終保持著完美的跳動。

《科學(xué)》雜志官網(wǎng)22日發(fā)文，關(guān)注了諾德克和同事正在推動的技術(shù)研究，他們試圖改進對金星的探索方式，讓它也像火星一樣被探知和認識。

不肯輕易示好的地球“表親”

金星是地球的表親，大小與地球接近。但1989年以后，NASA的探索任務(wù)表上再未排出金星的名字，而歐洲和日本最近進行的任務(wù)也停滯不前，很大程度上是因為金星有厚厚的硫磺云層阻隔。

自1985年以來，只有前蘇聯(lián)的金星著陸器“穿著”盔甲著陸金星，但僅僅幾個小時之后，就因其表面的深海壓力和煉獄般的溫度而“葬身”。由于惡劣條件和資金的缺乏，抵達這個地球最近的鄰居竟然比任何其他星球都更顯遙遠。

然而，金星又是如此重要。英國牛津大學(xué)行星科學(xué)家科林·威爾遜說：“討論與地球大小相當(dāng)?shù)膸r石行星，只能是金星。”金星上有活火山，還曾經(jīng)擁有海洋和大陸的特征，陸地構(gòu)造板塊漂移和覆蓋著厚厚云層也與地球如此相像，研究金星對了解生命進化至關(guān)重要。

此外，金星的實例證明，在恒星“宜居區(qū)”軌道運行的星球未必適合生存。了解金星的大氣層如何失控、海洋如何蒸發(fā)等過程，可以幫助天文學(xué)家研究系外行星的宜居性。

重點考察“金星是否活躍”

上世紀90年代，NASA麥哲倫軌道器穿云雷達顯示，金星表面存在隨機的少量隕石坑，研究人員推測，也許是5億年前的大量巖漿噴發(fā)災(zāi)難磨平了巖石表面，并認為從此金星“已死”。

然而，20世紀后期，歐洲維納斯快車軌道器卻勾勒出一副更加生動的畫面。它在追蹤金星大氣層時發(fā)現(xiàn)，二氧化硫水平處在高峰狀態(tài)，這或許是火山噴發(fā)的標志，其他溫度曲線和特定波長光線變量也讓科學(xué)家認為，“金星應(yīng)該是活躍的”。

怎么證明這一假想?不同的團隊提出了不同的探測路徑：

有的團隊仍然認為短期探測比較實際?？屏_拉多大學(xué)博爾德分校行星學(xué)家拉里·埃斯波西托表示，將壓力容器送入金星大氣，測量大氣中的化學(xué)物質(zhì)，并用激光或鉆頭在巖石表面采樣，在有限的幾個小時內(nèi)分析非反應(yīng)惰性氣體同位素，可以檢驗金星是否存在像地球一樣多的海洋，以及其是否是金星內(nèi)部板塊構(gòu)造的潤滑劑。

NASA噴氣推進實驗室科學(xué)家蘇贊尼·斯姆瑞卡的團隊提出了非常規(guī)方法，希望使用軌道雷達和表面光譜探測儀來捕獲金星大氣樣本進行同位素分析。

鑒于要了解金星內(nèi)部到底發(fā)生了什么，還需要持久地“傾聽”才能有所斬獲，因此，被稱為長壽命現(xiàn)場太陽系探測器(LLISSE)的建議顯得更加符合要求：這個汽車電池大小的探頭能在長達60天的時間里記錄溫度、壓力、風(fēng)速和特定化學(xué)品，其內(nèi)的碳化硅芯片不適合存儲數(shù)據(jù)，但觀測資料可實時發(fā)回軌道器或直接傳回地球。這些讀數(shù)將為構(gòu)建金星大氣環(huán)流模型提供基礎(chǔ)事實，有助于研究整個星球質(zhì)量分布，而這是短期任務(wù)無法企及的能力。

“新疆界使命”會否眷顧金星探測？

如果探測器芯片具備長期逗留金星的潛力，科學(xué)家的夢想似乎就觸手可及了。格倫實驗室的工程師近年來熱衷于用新型半導(dǎo)體構(gòu)建耐熱電子設(shè)備，以及將傳感器放置在噴氣發(fā)動機內(nèi)。正是這些積累，幫助開發(fā)出探索金星的碳化硅芯片等耐高溫元器件。

然而，登陸金星的難度仍然不容小覷。NASA噴氣推進實驗室的一個研究小組正在探索讓幾乎不用電子設(shè)備的純機械動力車在金星上著陸。當(dāng)發(fā)現(xiàn)格倫實驗室一直不懈研究傳感器等電子元件的能力極限時，他們開始思考在其機械動力著陸器的設(shè)計上，能否增加這種能“久經(jīng)考驗”的碳化硅芯片。

今年晚些時候，NASA將宣布下一個數(shù)十億美元的“新疆界使命”規(guī)劃，十幾個候選項目中，有三個目標直指金星，但要脫穎而出，還要面臨激烈的競爭——包括土衛(wèi)二和土衛(wèi)六探測計劃。

“餡餅是有限的，金星探測要想分得一杯羹，必須在現(xiàn)有設(shè)想基礎(chǔ)上，推演真正可操作的計劃。”NASA金星探測分析組主席、博爾德市西南研究所地球物理學(xué)家鮑勃·格里姆如是說。